DE3785737T2

DE3785737T2 - Geraet zur ausbesserung eines gemusterten films.

Info

Publication number: DE3785737T2
Application number: DE8787118954T
Authority: DE
Inventors: Osamu Hattori; Yoshitomo Nakagawa; Sumio Sasaki; Mitsuyoshi Sato; Anto Yasaka
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 1986-12-26
Filing date: 1987-12-21
Publication date: 1993-09-02
Anticipated expiration: 2007-12-22
Also published as: DE3785737D1; US4851097A; EP0273351B1; EP0273351A3; EP0273351A2

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zum Ausbessern eines mit einem Muster versehenen Films einer Photomaske, eines Gitternetzes, Halbleiters etc.
Fig. 2 zeigt ein herkömmliches Gerät zum Ausbessern eines mit einem Muster versehenen Filmes. Von einer Ionenquelle erzeugte Ionen passieren ein ionenoptisches System mit einer Fokussierlinse 2 und einem Objektiv 3 und werden zu einem fokussierten Ionenstrahl 5 mit einem vorbestimmten Radius (von nicht über 1 um) geformt. Der fokussierte Ionenstrahl 5 passiert eine Rasterelektrode 4 und wird rasterartig über eine Oberfläche einer Probe 6 geführt.
Ein überstehender Abschnitt eines auf der Oberfläche der Probe 6 gebildeten mit einem Muster versehenen Films wird durch Bewegen eines Koordinatentisches 7 an Hand voreingestellter Daten unmittelbar unterhalb des fokussierten Ionenstrahls positioniert und/oder durch die Bestrahlung mit dem fokussierten Rasterionenstrahl 5 von der Oberfläche der Probe emittierte geladene Sekundärteilchen 8 werden durch einen Detektor 9 für geladene Sekundärteilchen erfaßt. Das Ausgangssignal des Detektors 9 für geladene Sekundärteilchen passiert eine elektronische Schaltung wie einen Analog-Digital- Umsetzer 10, so daß ein Muster der erfaßten geladenen Sekundärteilchen 8 auf einem Sichtanzeigegerät 11 dargestellt werden kann. Das dargestellte Muster wird vom bloßen Auge beobachtet und erkannt, und dann wird die Probe 6 durch Steuern des Koordinatentisches 7 so bewegt, daß der überstehende Abschnitt des Films in den Abtastbereich des fokussierten Ionenstrahls 5 gelangt.
Die Position und der Bereich des überstehenden Abschnittes werden durch die Anzeige des Sichtanzeigegerätes 11 definiert und dann wird der Bereich des überstehenden Abschnittes des Filmes mit dem fokussierten Rasterionenstrahl bestrahlt, indem die Rasterelektrode 4 und/oder die Austastelektrode 12 (durch die der Ionenstrahl von der Probe abgelenkt wird, so daß er die Probe nicht erreicht) gesteuert werden. Auf diese Weise wird nur der überstehende Abschnitt der Struktur wiederholt mit dem fokussierten Rasterionenstrahl bestrahlt, so daß der Film in dem vorbestimmten überstehenden Abschnitt mittels Zerstäubung durch Ionen (Zerstäubungsätzen) entfernt wird.
Die Tatsache, daß bei einem herkömmlichen Gerät zum Ausbessern von Photomasken ein opaker Defekt allein durch Zerstäuben (Zerstäubungsätzen) mit einem fokussierten Rasterionenstrahl ausgebessert (entfernt) wird, verursacht folgende Probleme. Wenn ein opaker Defekt auf einer Photomaske allein durch Zerstäubungsätzen ausgebessert wird, bleibt Gallium durch die Bestrahlung mit einem fokussierten Rasterionenstrahl (in den meisten Fällen handelt es sich um Galliumionen) auf der Oberfläche des Substrates zurück und die Transparenz eines ausgebesserten Abschnittes eines opaken Defekts nimmt ab. Auch ist die durch Zerstäubungsätzen ausgebesserte Oberfläche nicht vollkommen glatt, so daß Licht diffus reflektiert wird und die Transparenz des ausgebesserten Abschnittes eines opaken Defekts abnimmt. Es kommt noch hinzu, daß, wenn ein mit einem Muster versehener Film ein mehrschichtiger Film aus Chrom und Chromoxid ist, an der Grenzschicht zwischen dem Substrat und einer Chrom- Schicht oder einer Chromoxid-Schicht oder einer Chrom- Schicht und einer Chromoxid-Schicht sich die Intensität geladener Sekundärteilchen verändert, so daß es schwer zu beurteilen ist, wann das Ausbessern des opaken Defekts abgeschlossen ist. Auf Grund dessen kann eine Ausbesserung des opaken Defekts unvollständig sein oder auf einem Substrat können unerwünschte Schäden verursacht werden. So ist die Verläßlichkeit bei der Ausbesserung opaker Defekte nicht groß. Ferner wird das Material eines auf einem Substrat gebildeten und dem Zerstäubungsätzen unterworfenen Films auf dem in dem Bereich, wo der Film entfernt wurde, gebildeten ansteigenden Abschnitt oder auf dessen Umgebung aufgestäubt, was das Problem mit sich bringt, daß die Schärfe der durch Zerstäubungsätzen gebildeten Kante vermindert wird.
Zur Überwindung der vorangehenden Beanstandungen wird erfindungsgemäß ein Gerät zum Ausbessern eines mit einem Muster versehenen (strukturierten) Films mit einer Ionenquelle zur Emission von Ionen, einem Ionenlinsensystem, um die Ionen zu einem fokussierten Ionenstrahl zu formen, einem Rasterelektrodensystem, das daran angepaßt ist, eine Probe mit einem fokussierten Ionenstrahl zu bestrahlen, während diese Probe mit dem fokussierten Ionenstrahl abgetastet wird, einem Sekundärteilchendetektor zum Erfassen von geladenen, von der Oberfläche der Probe emittierten Sekundärteilchen, einem Evakuierungssystem, um die Ionenquelle, das Ionenlinsensystem, das Rasterelektrodensystem und den Detektor für geladene Sekundärteilchen in ein Vakuum zu bringen, einem Bildanzeigegerät zur auf der ebenen Intensitätsverteilung der geladenen Sekundärteilchen beruhenden Darstellung einer auf der Probenoberfläche gebildeten Struktur und einer Vorrichtung zum Entfernen eines überstehenden Abschnittes der Struktur, indem der überstehende Abschnitt der Struktur selektiv mit dem fokussierten Rasterionenstrahl wiederholt bestrahlt wird, geschaffen, das dadurch charakterisiert ist, daß es einen Gasstrahler zum Anwenden eines chemischen Ätzgases auf den überstehenden Abschnitt der Struktur aufweist, wobei der Gasstrahler mit einer ein Ätzgas auf den überstehenden Abschnitt leitenden Düse ausgestattet ist. Der überstehende Abschnitt kann ein opaker Defekt einer Photomaske oder eines Gitternetzes oder ein überstehender Abschnitt eines mit einem Muster versehenen Films eines Halbleiters (IC, LSI etc.) sein.
Die Erfindung soll durch Einstrahlen eines fokussierten Rasterionenstrahls und eines Ätzgases auf einen zu entfernenden überstehenden Abschnitt eines mit einem Muster versehenen Films folgende Ergebnisse erzielen. Bei der Verwendung von Chlor als Ätzgas reagiert Chlor mit Galliumionen des eingestrahlten Ionenstrahls und es bildet sich flüchtiges Galliumchlorid, so daß kein Gallium auf der Probe zurückbleibt und sich bei der Photomaske die Transparenz des ausgebesserten Abschnittes des opaken Defekts verbessert. Die geätzte Oberfläche wird durch Verwenden eines Ätzgases völlig glatt (was im folgenden als oberflächenglättendes Ätzen bezeichnet wird), so daß keine durch Lichtstreuung verursachte Verminderung der Transparenz auftritt, da das Ätzgas, durch Ionen unterstützt, mit dem Material des überstehenden Abschnittes des Films und nicht mit dem Substrat und dem anderen Abschnitt des Films reagiert, der nicht mit dem fokussierten Rasterionenstrahl bestrahlt wird. Ferner stabilisiert sich durch Verwendung eines Ätzgases wie Chlor, unter der Voraussetzung, daß jedes zu erfassende Element vorhanden ist, die Intensität an Sekundärionen dieses Elements auf einem hohen Niveau, wenn von der Oberfläche der Probe emittierte Sekundärionen durch den Detektor für geladene Sekundärteilchen erfaßt werden, ungeachtet dessen, ob ein mit einem Muster versehener Film aus einem geschichteten Film besteht oder nicht. So erleichtert sich die Beurteilung, wann eine Ausbesserung abgeschlossen ist, und die Verläßlichkeit der Ausbesserung des Films verbessert sich. Der überstehende Abschnitt des Films kann mit Hilfe eines Ätzgases, das nur lokal und unter Regelung der Zufuhr des Ätzgases auf den überstehenden Abschnitt des Films angewendet wird, gleichmäßig ausgebessert werden, ohne, daß sich der Zustand des Vakuums verschlechtert.
Die Erfindung soll nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlicher beschrieben werden.
Fig. 1 zeigt die allgemeine Anordnung des erfindungsgemäßen Geräts.
Fig. 2 zeigt die allgemeine Anordnung eines dem Stand der Technik entsprechenden Gerätes.
Fig. 3 ist eine zum Erläutern der Ausbesserung eines opaken Defekts dienende Schnittansicht.
Fig. 4 ist eine Ergänzungszeichnung einer Regelkammer.
Fig. 5 ist eine Teilergänzungszeichnung zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels eines Gasstrahlers, der einen Permeator in einem Vorratsbehälter verwendet.
Fig. 6 ist eine Schnittansicht zur Erläuterung eines Permeators.
Fig. 7 und Fig. 8 sind Zeichnungen von Anordnungen, die der Erläuterung von Ausführungsbeispielen für das Evakuieren der Regelkammer dienen.
Fig. 9 ist eine Teilergänzungszeichnung zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels für das Regeln des Druckes in der Regelkammer.
Im folgenden soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben werden.
Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Gerät zum Ausbessern eines mit einem Muster versehenen Films. Nummer 1 bezeichnet eine Ionen erzeugende Ionenquelle. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Ionenquelle 1 beispielsweise eine Flüssigmetall-Gallium-Quelle. In der Ionenquelle 1 erzeugte Ionen passieren ein ionenoptisches System, das eine Fokussierlinse 2 und ein Objektiv 3 enthält und werden zu einem fokussierten Ionenstrahl 5 geformt. Nummer 4 bezeichnet eine Rasterelektrode, an die eine Abtastspannung angelegt wird. Der fokussierte Ionenstrahl 5 bestrahlt eine Probe 6, während er, indem er die Rasterelektrode 4 passiert, rasterartig über eine Oberfläche der Probe 6 geführt wird. Die Probe 6 ist beispielsweise eine Photomaske, ein Gitternetz, eine Röntgenmaske oder ein Halbleiter, wie eine integrierte Schaltung oder eine hochintegrierte Schaltung. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Probe 6 eine Photomaske, bestehend aus einem transparenten Glassubstrat und einem auf dem Substrat gebildeten mit einem Muster versehenen Film aus Chrom. Geladene Sekundärteilchen 8 werden von der mit dem fokussierten Rasterionenstrahl 5 bestrahlten Oberfläche der Probe 6 emittiert. Bei diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den geladenen Sekundärteilchen um Siliziumionen des Substratmaterials oder um Chromionen des Materials des Films. Die geladenen Sekundärteilchen 8 können jedoch auch sekundäre Elektronen sein. Nummer 9 bezeichnet einen Detektor für geladene Sekundärteilchen zum Erfassen der geladenen Sekundärteilchen 8. Das vorstehende System wird mit Hilfe eines (in der Zeichnung nicht dargestellten) Evakuierungssystems auf Vakuumbedingungen gebracht, bei denen der Druck nicht über 1,33 · 10&supmin;² Pa (10&supmin;&sup4; Torr) liegt. Nummer 10 bezeichnet einen Analog-Digital-Umsetzer zur Umwandlung der mit Hilfe des Detektors 9 für geladene Sekundärteilchen erfaßten Signale der geladenen Sekundärteilchen. Das Ausgangssignal des Analog-Digital- Umsetzers 10 wird mit Hilfe eines Bildanzeigegerätes 11 dargestellt. Strukturen auf der Probe 6 können durch Synchronisieren des rasterartigen Führens des fokussierten Ionenstrahls 5 mit der Darstellung der Rasterbewegung mit Hilfe des Bildanzeigegerätes 11 dargestellt werden. Nummer 7 bezeichnet einen Koordinatentisch, auf den die Probe 6 gelegt wird und der in X- und Y-Richtung bewegbar ist. Der Koordinatentisch 7 kann auf der Grundlage voreingestellter Positionsdaten an die gewünschte Position bewegt werden, so daß ein auszubessernder Abschnitt des Films der Probe 6 in den Abtastbereich des fokussierten Ionenstrahls gelangt. Nummer 12 bezeichnet eine Austastelektrode. Um unerwünschte, durch Bestrahlen der Oberfläche der Probe 6 mit dem fokussierten Rasterionenstrahl 5 verursachte Schäden an der Probe 6 zu vermeiden, sollte eine Austastspannung an die Austastelektrode 12 angelegt werden, so daß der fokussierte Rasterionenstrahl 5 abgelenkt wird, um nicht die Oberfläche der Probe 6 zu bestrahlen.
Fig. 3 ist eine Schnittansicht eines Beispiels für eine Ausbesserung eines opaken Defekts der Photomaske. Die Probe 6 besteht aus einem Glassubstrat 13 und einem mit einem Muster versehenen Film 14 aus Chrom oder Molybdänsilizid mit einem überstehenden Abschnitt 14a, der einen sogenannten opaken Defekt darstellt. Der Film 14 und der überstehende Abschnitt 14a des Films 14 befinden sich auf dem Substrat 13. Der überstehende Abschnitt 14a des Films soll mit Hilfe des vorliegenden Gerätes entfernt werden. Beim Ausbessern des opaken Defekts durch Entfernen des überstehenden Abschnitts 14a wird der Abtastbereich des fokussierten Ionenstrahls auf den überstehenden Abschnitt 14a eingestellt und der fokussierte Rasterionenstrahl 5 wird wiederholt nur auf den überstehenden Abschnitt 14a des Films 14 eingestrahlt. Ein Ätzgas 15, das bei diesem Ausführungsbeispiel Chlor ist, wird durch eine dünnrohrige Düse 16 lokal auf den überstehenden Abschnitt 14a geleitet. Das Ätzgas Chlor hat eine oberflächenglättende Ätzwirkung auf den ausgebesserten Abschnitt des opaken Defekts und eine Wirkung, die keine Überreste wie Gallium zurückbleiben läßt, da das Ätzgas mit Gallium reagiert, so daß dieses nicht auf dem Substrat 13 zurückbleibt. Ferner wird das Ätzgas 15 bei dem überstehenden Abschnitt durch den fokussierten Ionenstrahl 5 aktiviert und reagiert mit dem Material des überstehenden Filmabschnittes 14a. Dann steigt die Geschwindigkeit, mit der das Material entfernt wird, an und es wird um den überstehenden Abschnitt 14a herum kein Material durch Zerstäubung abgeschieden, da das von dem überstehenden Abschnitt 14a entfernte Material mit dem Ätzgas reagiert. Da das außerhalb des überstehenden Abschnittes 14a auftreffende Ätzgas 15, das nicht mit dem fokussierten Ionenstrahl 5 bestrahlt wird, nicht durch den fokussierten Ionenstrahl 5 aktiviert wird, reagiert das Ätzgas 15 nicht mit dem Material des Films. Das Ätzgas 15 reagiert, selbst wenn es an dem überstehenden Abschnitt durch den fokussierten Ionenstrahl 5 aktiviert wird, nicht mit dem Glasmaterial 13. Deshalb erfolgt das Entfernen des überstehenden Filmabschnittes 14a deutlich und vollständig.
Der überstehenden Filmabschnitt 14a ist nicht nur Teil einer Photomaske oder einer Röntgenmaske, sondern kann auch einen Teil eines Halbleiters darstellen.
Chlor hat auch eine steigernde Wirkung auf die Menge der durch Bestrahlen mit dem Ionenstrahl von der Oberfläche der Probe 6 emittierten Sekundärionen, so daß es leichter zu beurteilen ist, wann die Ausbesserung des opaken Defekts abgeschlossen ist, und so verbessert sich die Verläßlichkeit der Ausbesserung des opaken Defekts.
Die Erläuterung des Gasstrahlers nach Fig. 1 wird folgendermaßen vorgenommen. Der Gasstrahler nach Fig. 1 umfaßt eine Düse 16, um das Ätzgas auf den überstehenden Abschnitt zu leiten, eine Regelkammer, einen Vorratsbehälter 18, Leitungen 19 und 20, einen Regler 25, Filter 26 und 27, ein Trockenmittel 28, Ventile 29 und 30, ein Vakuummeter 31, einen Druckregler 32, ein Ventil 33 für variable Durchflußmengen und eine Vakuumpumpe 34. Der Vorratsbehälter 18 ist beispielsweise eine mit dem chemischen Ätzgas 15 gefüllte Gasflasche. Wenn es sich bei dem Vorratsbehälter 18 um die Gasflasche handelt, strömt das Ätzgas 15 durch den Regler 25 in die Leitung 20 zum Reduzieren des vom Gasstrom auf den Regler 25 ausgeübten Gasdruckes. Die Leitungen 19 und 20 sind beispielsweise rostfreie Stahlrohre mit einem Durchmesser von 0,6 cm (1/4 inch). Das Ätzgas 15 strömt von dem Regler 25 durch die Filter 26 und 27 und das Trockenmittel 28 in das Ventil 33 für variable Durchflußmengen. Das Trockenmittel 28 dient zum Entfernen von Wasser, das Verunreinigungen enthält, aus dem Ätzgas 15 und von in den Leitungen zurückgebliebenem Wasser. Falls das Ätzgas Wasser enthält, haften Wassermoleküle beim Ausbessern des opaken Defekts an dem Abschnitt an, wo der opake Defekt ausgebessert wird, so daß der Ätzvorgang durch die anhaftenden Wassermoleküle gestört wird. Das Trockenmittel 28 muß dem Ätzgas 15 gegenüber chemisch stabil sein. Wenn das Trockenmittel 28 dem Ätzgas 15 gegenüber nicht chemisch stabil ist und mit dem Ätzgas 15 reagiert, werden durch die Reaktion erzeugte Verunreinigungen als unreines Gas unter das Ätzgas 15 gemischt, wodurch der Vorgang der Ausbesserung des opaken Defekts gestört wird. Im Falle, daß es sich bei dem Ätzgas 15 um Chlor handelt, ist das Trockenmittel 28 beispielsweise Magnesiumperchlorat. Zweifelsohne sollte die Art des Trockenmittels 28 in Abhängigkeit von der Art des Ätzgases 15 ausgewählt werden.
Die Filter 26 und 27 bestehen aus vielen Poren, damit sie nur das Ätzgas 15 durchlassen und Staub herausfiltern. Die Filter 26 und 27 sollen verhindern, daß das Trockenmittelpulver 28 in das Ventil 33 für variable Durchflußmengen und in den Regler 25 gelangt und das Funktionieren durch Blockieren des Ventils 33 für variable Durchflußmengen stört. Der Druck des Ätzgases 15, das durch das Ventil 33 für variable Durchflußmengen in die Regelkammer 17 strömt, wird in der Regelkammer 17 geregelt. Das Ätzgas 15 wird durch das Ventil 30 und die Düse 16 auf die Stelle geleitet, die mit dem fokussierten Rasterionenstrahl 5 bestrahlt werden soll, das heißt, die Stelle, an der sich der auszubessernde opake Defekt befindet. Deshalb wird der Druck in der Regelkammer 17 folgendermaßen geregelt. Der in der Regelkammer 17 herrschende Druck wird mit dem Vakuummeter 31, das mit der Regelkammer 17 verbunden ist, gemessen. Die Drucksignale werden von dem Vakuummeter 31 an den Druckregler 32 übermittelt. An Hand der von dem Vakuummeter 31 übermittelten Signale berechnet der Druckregler 32 die Differenz zwischen dem Druck in der Regelkammer 17 und dem vorbestimmten Druckwert und die pro Zeiteinheit erfolgende Änderung des Drucks in der Regelkammer 17 und übermittelt dann an das Ventil 33 für variable Durchflußmengen das Signal, um den Druck in der Regelkammer 17 bei einem vorbestimmten Druck zu halten. Das Ventil 33 für variable Durchflußmengen verändert im Ansprechen auf die vom Druckregler 32 übermittelten Signale seinen Durchgangswiderstand, so daß die Menge an Ätzgas, die in die Regelkammer 17 strömt, geregelt wird. Der Druck in der Regelkammer 17 wird geregelt, um dadurch die Durchflußmenge des Ätzgases 15, das aus der Düse 16 geblasen wird, zu steuern. Ist die Durchflußmenge an aus der Düse 16 geblasenem Ätzgas gering, findet keine ausreichende Reaktion zwischen dem Ätzgas 15 und dem Material des Films oder den Ionen statt, während, wenn eine große Durchflußmenge an Ätzgas 15 aus der Düse 16 geblasen wird, sich die Lebensdauer der Ionenquelle 1, des Detektors 9 für geladene Sekundärteilchen etc. verringert. Der beim Ausbessern des opaken Defekts optimale Druck in der Regelkammer 17 variiert in Abhängigkeit von Faktoren wie dem Durchmesser oder der Länge der Düse 16, aber er liegt zwischen 0,13 und 26,6 Pa (1 · 10&supmin;³ und 2 · 10&supmin;¹ Torr). Üblicherweise verwendete Vakuummeter sind auf dem Prinzip der Ionisation oder auf Thermoelementen beruhende Vakuummeter, die sich nicht zum Messen des Drucks in der Regelkammer 17 eignen, wenn es sich bei dem Ätzgas um ein korrodierendes Gas, wie Chlor es ist, handelt. Das Ionisationsmanometer oder das Thermokreuz heizt einen zum Meßinstrument gehörenden Heizfaden auf, so daß der Heizfaden mit dem Ätzgas 15 reagiert und sich im Laufe der Zeit verändert, was präzise Messungen unmöglich macht. Außerdem stören die durch die Reaktion des Heizfadens mit dem Ätzgas 15 erzeugten Produkte das Ausbessern des opaken Defekts, da das Gas verunreinigt ist. Deshalb sollte das bei diesem Ausführungsbeispiel verwendete Meßinstrument 31 vom Membran- oder Rotor-Typ sein. Da das Membranmanometer den Druck mißt, indem es die Auslenkung einer einen großen Korrosionswiderstand aufweisenden Metallmembran mißt, ändert sich der gemessene Druckwert nicht im Laufe der Zeit und das Ätzgas 15 verursacht keine Produkte erzeugende Reaktion. Das Vakuummeter vom Rotor-Typ mißt den Druck, indem es die Tatsache ausnutzt, daß die Variation der Rotationsgeschwindigkeit einer magnetisch schwebenden rotierenden Stahlkugel proportional zu dem Gasdruck ist, in den die Stahlkugel gebracht wird. So treten keine sich mit der Zeit vollziehende Veränderung des gemessenen Druckwertes und durch das Ätzgas 15 erzeugten Produkte auf. Das Vakuummeter 31 ist beispielsweise ein Baratron- Vakuummeter, hergestellt von Japan MSK Co. Ltd.
Das Ventil 30 ist geöffnet, wenn das Ätzgas 15 aus der Düse 16 geblasen wird, und es ist geschlossen, wenn das Ätzgas nicht aus der Düse 16 geblasen zu werden braucht.
Die Vakuumpumpe 34 dient zum Absaugen der Luft, die beim Aus tauschen oder Installieren des Vorratsbehälters in die Leitungen strömt, und zum Absaugen des von den Wänden der Regelkammer 17 etc. emittierten Gases. Die Regelkammer 17 wird, falls nötig, von der Vakuumpumpe 34 durch Öffnen oder Schließen des Ventils 29 ausgepumpt. Der Partialdruck von Verunreinigungsgas in der Regelkammer 17 wird bei 1 % oder weniger des Partialdruckes des Ätzgases 15 gehalten. Wenn es sich bei der Vakuumpumpe 34 um eine Rotations- oder Öldiffusionspumpe handelt, strömt durch Ausdünstung in die Pumpe gelangtes Öl als Verunreinigungsgas in die Regelkammer 17 oder reagiert mit dem Ätzgas 15 und stört das Ausbessern des opaken Defekts. Deshalb sollte die Vakuumpumpe 34 eine Turbomolekular-, eine Kryo- oder eine Quecksilberdiffusionspumpe sein. Die Regelkammer 17 nach Fig. 1 ist eine besondere Kammer zur Regelung des Innendrucks. Bei einem anderen in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel wird der Druck in der Leitung 35, die zu den Leitungen 19 und 20 nach Fig. 1 äquivalent ist, durch das Vakuummeter 31 gemessen. Die Durchflußmenge an aus der Düse 16 geblasenem Ätzgas 15 wird durch Regeln des Druckes in der Leitung 35 gesteuert. Daher ist die Leitung 35 nach Fig. 4 zu der Regelkammer 17 nach Fig. 1 äquivalent.
Im folgenden soll gemäß Fig. 5 und Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Gasstrahlers, bei dem ein Permeator als Vorratsbehälter verwendet wird, erläutert werden. Fig. 6 zeigt ein Beispiel für einen Permeator 50. Die Nummer 36 bezeichnet eine Zelle. Die Nummer 37 bezeichnet konzentriertes Ätzgas. Das konzentrierte Ätzmaterial 37 ist flüssiges Chlor, falls es sich bei dem Ätzgas um Chlor handelt. Die Zelle 36 ist aus einem Kunststoff, wie zum Beispiel PTFE (Polytetrafluorethylen), hergestellt. Das in die Zelle 36 gefüllte angereicherte Ätzmaterial 37 permeiert und diffundiert in den Kunststoff und das Ätzgas wird von der Oberfläche der Zelle 36 emittiert. Permeatoren sind als Permeationsröhren oder Diffusionsröhren, hergestellt von Gastec Co. Ltd., auf dem Markt erhältlich. Fig. 5 zeigt einen Gasstrahler, bei dem der Permeator 50 in einem Vorratsbehälter 18a verwendet wird. Der Vorratsbehälter 18a in Fig. 5 ist ein Behälter, in den ein Trockenmittel 28 und der Permeator 50 gebracht sind. Der in Fig. 5 gezeigte Permeator 50 emittiert das Ätzgas 15, das durch das Trockenmittel 28 in dem Vorratsbehälter 18a getrocknet wird. Das emittierte und in dem Vorratsbehälter 18a getrocknete Ätzgas 15 passiert den Poren aufweisenden Filter 27, um Staub herauszufiltern, und gelangt durch die Leitung 20 zu dem Ventil 33 für variable Durchflußmengen. Die übrigen Teile des Gasstrahlers wurden gemäß Fig. 1 beschrieben. Die Wirkungsweise des Gasstrahlers und die Wirkungsweise des Durchflußmengenventils 33 sind jeweils zu den gemäß Fig. 1 beschriebenen äquivalent.
Im folgenden soll gemäß Fig. 7 und Fig. 8 das Evakuierungssystem eines erfindungsgemäßen Geräts zum Ausbessern eines mit einem Muster versehenen Films erläutert werden. In Fig. 7 bezeichnen Nummer 38 ein ionenoptisches System, Nummer 39 einen Probenraum, Nummer 40 ein Evakuierungssystem und Nummer 41 eine Leitung. Das ionenoptische System 38 umfaßt die Fokussierlinse 2, die Austastelektrode 12, die Rasterelektrode 4, das Objektiv 3 etc.. Der Probenraum 39 ist eine Vakuumkammer, in der sich das ionenoptische System 38, der Detektor 9 für geladene Sekundärteilchen, die Probe 6 etc. befinden. Das Evakuierungssystem 40 ist eine Vorrichtung, mit der im Probenraum 39 ein Innendruck von 0,013 Pa (1 · 10&supmin;&sup4; Torr) oder weniger aufrechterhalten werden kann. Bei dem Ausführungsbeispiel der Erfindung, das sich auf Fig. 1 bezieht, ist die Position der Vakuumpumpe 34 nicht erwähnt. Da die Vakuumpumpe 34 nach Fig. 1 unabhangig von dem Evakuierungssystem nach Fig. 7 ist, wird das Gerät größer und die Produktionskosten erhöhen sich. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Regelkammer 17 ausgepumpt, indem sie über das Ventil 29 und die Leitung 41 an das Evakuierungssystem 40 angeschlossen wird, so daß die Vergrößerung des Gerätes und die Kostensteigerung minimal gehalten werden können.
Im folgenden soll ein weiteres Ausführungsbeispiel für das Auspumpen der Regelkammer 17 gemäß Fig. 8 erläutert werden. In Fig. 8 bezeichnen Nummer 41a eine Leitung, Nummer 42 einen Schieber und Nummer 43 eine Zusatzkammer. Das Evakuierungssystem 40a ist eine Vorrichtung, mit der im Probenraum 39 ein Innendruck von 0,013 Pa (1 · 10&supmin;&sup4; Torr) oder weniger aufrechterhalten wird. Der Schieber 42 und die Zusatzkammer 43 dienen zum Einsetzen und Herausnehmen der Probe 6 aus dem Gerät zum Ausbessern eines mit einem Muster versehenen Films, das heißt, wenn die Probe 6 in das Gerät gesetzt wird, wird Luft in die Zusatzkammer 43 gelassen, so daß der Druck in der Zusatzkammer 43 auf Atmosphärendruck ansteigt und die Probe 6 kann in die Zusatzkammer 43 gebracht werden. Dann wird die Zusatzkammer 43 evakuiert, der Schieber 42 geöffnet und die Probe 6 wird an die vorbestimmte Position im Probenraum 39 bewegt. Wenn die Probe 6 aus dem Gerät entnommen wird, wird vorstehender Vorgang in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt. Das Evakuierungssystem 40b ist ein Gerät zum Evakuieren der Zusatzkammer 43. Bei dem Ausführungsbeispiel der Erfindung, das sich auf Fig. 8 bezieht, erfolgt das nötige Auspumpen der Regelkammer 17, indem die Regelkammer 17 durch das Ventil 29 und die Leitung 41a ausgepumpt wird, wodurch die Vergrößerung des Geräts und die Kostensteigerung minimal gehalten werden. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 wird der Schieber 42 geschlossen, wenn die Luft in die Zusatzkammer 43 gelassen wird.
Im folgenden soll gemäß Fig. 9 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert werden, bei dem der Druck des Ätzgases in der Regelkammer 17 durch eine feststehende Zufuhr an Ätzgas, das in die Regelkammer 17 strömt, während die Geschwindigkeit, mit der die Regelkammer ausgepumpt wird, variabel ist, geregelt wird. In Fig. 9 bezeichnet die Nummer 32a einen Druckregler, die Nummer 44 ein Ventil für variable Durchflußmengen und die Nummer 45 ein Durchlaßventil. Der Druck in der Regelkammer 17 wird gemäß Fig. 9 folgendermaßen geregelt. Die Menge an in die Regelkammer 17 strömendem Ätzgas wird durch das Durchlaßventil 45, das einen festen Durchgangswiderstand aufweist, im Ansprechen auf den Druck von der Seite des Vorratsbehälters auf das Durchlaßventil 45 gesteuert. Der Druck in der Regelkammer 17 wird mit dem in der Regelkammer 17 vorhandenen Vakuummeter 31 gemessen und die Drucksignale werden vom Vakuummeter 31 an den Druckregler 32a übermittelt. An Hand der vom Vakuummeter 31 übermittelten Drucksignale, berechnet der Druckregler 32a die Differenz zwischen dem Druck in der Regelkammer 17 und dem vorbestimmten Druckwert und die pro Zeiteinheit erfolgende Änderung des Drucks in der Regelkammer 17 und übermittelt dann dem Ventil 44 für variable Durchflußmengen Signale, um den Druck in der Regelkammer 17 auf dem vorbestimmten Druck zu halten. Das Ventil 44 für variable Durchflußmengen variiert den Durchgangswiderstand in Abhängigkeit von den vom Druckregler 32a übermittelten Signalen, so daß die Geschwindigkeit, mit der die Regelkammer 17 ausgepumpt wird, geregelt wird. Auf diese Weise wird der Druck in der Regelkammer 17 geregelt, indem die Menge an in die Regelkammer 17 strömendem Ätzgas im Gleichgewicht gehalten wird. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 9 ist der Vorratsbehälter 18 eine Gasflasche. Für den Fall, daß der in Fig. 5 und Fig. 6 gezeigte Permeator im Vorratsbehälter verwendet wird, läßt sich bei diesem Ausführungsbeispiel dieselbe Wirkung erzielen.
Wenn die Probe aus anderen Materialien besteht, wird ein anderes geeignetes Gas als Ätzgas verwendet, wie zum Beispiel Tetrachorkohlenstoff, ein Mischgas aus Tetrachlorkohlenstoff und Sauerstoff etc.
Dadurch, daß beim Entfernen des überstehenden Abschnitts des Films auf den überstehenden Abschnitt des Films ein fokussierter Rasterionenstrahl eingestrahlt wird und ein Ätzgas darauf geleitet wird, soll die Erfindung folgende Wirkungen erzielen. Bei der Verwendung von Chlor als Ätzgas reagiert Chlor mit durch den Ionenstrahl eingestrahltem Gallium, wodurch flüchtiges Galliumchlorid gebildet wird, so daß kein Gallium auf dem Substrat zurückbleibt, auf dem sich der Film befindet. Das Ätzgas reagiert mit Hilfe des Ionenstrahls mit dem Material des Films, weshalb sich das vom Substrat entfernte Material nicht durch Zerstäubungs-Abscheidung am Rand des überstehenden Abschnittes abscheidet. Deshalb weist der ausgebesserte Bereich, wenn es sich bei der Probe um eine Photomaske, ein Gitternetz oder eine Röntgenmaske handelt, eine große Transparenz auf.
Durch Verwenden eines chemischen Ätzgases wird die geätzte Oberfläche vollständig glatt (was im folgenden als glättendes Ätzen bezeichnet werden soll), so daß keine durch Lichtstreuung verursachte Verminderung der Transparenz auftritt.
Durch Verwenden eines chemischen Ätzgases stabilisiert sich, wenn von der Probenoberfläche emittierte geladene Sekundärteilchen durch einen Detektor für geladene Sekundärteilchen ungeachtet dessen erfaßt werden, ob ein mit einem Muster versehener Film aus einem geschichteten Film besteht oder nicht, wenn jedes zu erfassende Element vorhanden ist, die Intensität an Sekundärionen des Elements auf einem hohen Niveau. Daher erleichtert sich die Beurteilung, wann der überstehende Abschnitt des Films vollständig entfernt ist, und das Entfernen erfolgt mit größerer Verläßlichkeit.
Der überstehende Abschnitt des Films kann durch lokale Anwendung eines Ätzgases auf den überstehenden Abschnitt des Films gleichmäßig ausgebessert werden, ohne den Zustand des Vakuums zu verschlechtern.
Durch Verwenden von Filtern und einem Trockenmittel in einem Gasstrahler und durch Evakuieren einer Regelkammer mit einer Turbomolekularpumpe etc. kann ein reines Ätzgas, das frei von Verunreinigungen ist, zur Verfügung gestellt werden, so daß ein überstehender Abschnitt eines mit einem Muster versehenen Filmes, ohne durch Verunreinigungen verunreinigt zu werden, ausgebessert werden kann.
Wenn ein Membranmanometer als Vakuummeter zum Messen des Druckes in der Regelkammer verwendet wird, kann die Zufuhr von Ätzgas präzise geregelt werden, ohne das Vakuummeter durch das Ätzgas zu beschädigen oder die Beschaffenheit des Ätzgases durch das Vakuummeter zu verändern.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zum Ausbessern eines mit einem Muster versehenen Films einer Photomaske, eines Gitternetzes, einer Röntgenmaske, eines Halbleiters etc.. Bei dem Gerät wird ein fokussierter Ionenstrahl auf einen überstehenden Abschnitt eines mit einem Muster versehenen Films, der auf einem Substrat ausgebildet ist, angewendet. Der überstehende Abschnitt des Films wird durch Ionenzerstäubung entfernt. Zum Ausbessern des überstehenden Abschnitts des Films wird ein chemisches Ätzgas an eine Stelle gebracht, die mit dem fokussierten Rasterionenstrahl bestrahlt wird, wodurch die Verläßlichkeit beim Ausbessern erhöht wird und die Ausbesserung des überstehenden Abschnittes des Films in hoher Qualität ausgeführt wird. Ferner wird der überstehende Filmabschnitt mit hoher Geschwindigkeit entfernt.

Claims

1. Gerät zum Ausbessern eines mit einem Muster versehenen Films mit einer Ionenquelle zum Emittieren von Ionen, einem Ionenlinsensystem, das die Ionen zu einem fokussierten Ionenstrahl formt, einem Rasterelektrodensystem, das dazu gestaltet ist, eine Probe mit dem Ionenstrahl zu bestrahlen, während die Probe mit dem Ionenstrahl abgetastet wird, einem Detektor für geladene Sekundärteilchen zum Erfassen von von der Oberfläche der Probe emittierten Sekundärteilchen, einem Evakuierungssystem, um die Ionenquelle, das Ionenlinsensystem, das Rasterelektrodensystem und den Detektor für geladene Sekundärteilchen in Vakuum zu bringen, einem Bildanzeigegerät, um eine Struktur eines auf der Probenoberfläche gebildeten Films auf der Grundlage der ebenen Intensitätsverteilung der geladenen Sekundärteilchen darzustellen, und einer Vorrichtung zum Entfernen eines überstehenden Abschnittes des Films, indem der überstehende Abschnitt des Films wiederholt mit dem fokussierten Rasterionenstrahl selektiv bestrahlt wird, gekennzeichnet durch einen Gasstrahler zum Anwenden eines chemischen Ätzgases auf den überstehenden Teil der Struktur, wobei der Gasstrahler eine Düse aufweist, die das Ätzgas auf den überstehenden Abschnitt leitet.

2. Gerät zum Ausbessern eines mit einem Muster versehenen Films nach Anspruch 1, wobei die Probe eine Photomaske zur Herstellung eines Halbleiters ist.

3. Gerät zum Ausbessern eines mit einem Muster versehenen Films nach Anspruch 1, wobei die Probe ein Gitternetz ist.

4. Gerät zum Ausbessern eines mit einem Muster versehenen Films nach Anspruch 1, wobei die Probe eine Röntgenmaske ist.

5. Gerät zum Ausbessern eines mit einem Muster versehenen Films nach Anspruch 1, wobei die Probe ein Halbleiter ist.

6. Gerät zum Ausbessern eines mit einem Muster versehenen Films nach Anspruch 2, wobei das Substrat der Photomaske Glas ist, und der Film ein Chrom-Film ist.

7. Gerät zum Ausbessern eines mit einem Muster versehenen Films nach Anspruch 2, wobei das Substrat der Photomaske Glas ist und der Film ein Molybdän-Film ist.

8. Gerät zum Ausbessern eines mit einem Muster versehenen Films nach Anspruch 1, wobei das Ätzgas Chlor ist.

9. Gerät zum Ausbessern eines mit einem Muster versehenen Films nach Anspruch 1, wobei das Ätzgas Tetrachlorkohlenstoff ist.

10. Gerät zum Ausbessern eines mit einem Muster versehenen Films nach Anspruch 1, wobei das Ätzgas ein Gemisch aus Tetrachlorkohlenstoff und Sauerstoff ist.