TWI460763B - 用於修飾物件之設備及方法 - Google Patents

Description

用於修飾物件之設備及方法

本發明大致上是有關於具有相當高程度之體積與位置精確性的材料變更。特別地，本發明是有關於自基材與工件移除與增添材料，其中該工件是用於半導體工業，例如半導體晶圓與光罩之修正，該光罩是用於微影製程、半導體之建立、與微米及奈米結構。本發明可以使基材變更而具有在奈米尺寸與更大範圍內，以及相對於表面與表面特徵具有奈米位置之精確性。

在修正與製造用在半導體工業與其他工業之晶圓、半導體晶粒、光罩與平面顯示/微顯示元件，以及及修改用在半導體處理的罩幕中之缺陷時，有時候需要建立小孔洞與其他形狀，其中該些孔洞與其他形狀相對於其直徑是相當深的。有時候也需要建立小孔洞與形狀，其中該些孔洞與形狀相對於其他元件特徵是具有高位置精確性。有關孔洞，高深寬比(aspect ration)孔洞是難以建立的。必須注意的是，深度對寬度之比值即是所謂的深寬比。

企圖克服關於高深寬比結構之困難是相當不成功的。大體而言，這些解決方式是使用粒子束(例如離子束、電子束或雷射束)來自樣品鑽出材料。例如授讓給Birdsley等人之美國專利US6,403,388揭示了一種用於此目的的使用離子束之方法。這樣的粒子束裝置也被用以藉由導入氣體至粒子束中以沈積材料在樣品上。然而，這些解決方式具有明顯的缺失。

受讓給Mirkin等人之美國專利US6,827,979、美國專利US6,635,311、美國專利申請案號10/499,685、美國專利申請案號10/442,188、美國專利申請案號10/465,794、美國專利申請案號10/301,843、美國專利申請案號10/261,663教示了使用掃描探針顯微鏡以增添材料至小尺寸物件的方法。這些教示顯示了做為增添製程之機制的化學技術。這些教示沒有包括藉由使用電磁、粒子束或氣體材料以活化增添材料。申請人在此描述之活化手段的使用與設備係在申請人發明中產生了實質上更多的功能。

授讓給Schwartz之美國專利US6,737,646與US6,674,074揭示了利用一原子力顯微鏡，藉由塗覆一尖端與貼附該塗層至一物件而增添材料至該物件。該發明更教示了一用於包含氣體之腔室。然而，該發明具有一明顯的缺失，即該塗層或材料沒有以一能量裝置來活化。藉由包括一能量裝置，增添材料至物件之時間將明顯地減少。

當使用離子束以企圖移除材料時，離子本身會埋入樣品或元件內以至不同深度。因此，元件會變為無用的，這是因為元件性質會因為埋入的離子之存在而被改變。導入氣體至一離子束亦對於在離子束腔室內限制與選擇適當氣體增添了額外挑戰。

藉由電子束，若樣品開始發展出電荷，則控制電子束之位置變為困難。當電子束撞擊到一非導電或不良導電基材表面時，這個現象會發生。因此，該方法之精確性對於末期使用者來說變成一重要的考量。使用這樣的電子束會造成不可控制的損壞，其可使標靶元件無法使用。導入氣體至一電子束亦對於在離子束腔室內限制與選擇適當氣體增添了額外挑戰。

藉由雷射光，孔洞大小可以由可達到的焦點大小來限制住。在材料修正小於名義上焦點之情況中，材料深度與深寬比會被限制住。雷射光因為聚焦光束波長之限制而變成一具有應用限制之部分的解決方式。

此外，在半導體處理與評估中，也需要對於基材特徵之實體存取。一小直徑孔洞或對於非圓形孔洞之小區域是較佳地，以避免破壞或損壞鄰近該孔洞的元件中之特徵。習知解決方式皆無法達到一相當程度之精確性與準確性。

是以，對於能夠以高位置精確性與體積控制來修正樣品(例如半導體)之技術是有需要的。能夠修正半導體或標靶元件以增添末期使用者所需要之材料亦是有需要的。能夠移除不同階層材料而不大大地影響鄰近區域亦是有需要的。高深寬比特徵與高位置精確性之結合會限制對於鄰近區域之影響。

本發明可以滿足前述需求，其中在一態樣中，係在一些實施例中提供一設備以修正一物件(例如半導體元件)，俾以移除或增添材料。本發明是藉由以下步驟來完成此任務：將一反應物置放在該元件上以被修正，以及將該反應物施加以一型式之能量，使得該反應物能夠如期望般修正表面。根據該元件之組成，係獨特地選擇該反應物以用於該期望的任務。在本發明各種實施例中提及之能量型式可以為光能、音能、或熱型式之能量。或者，該能量可以為粒子束能量，例如電子、離子、或其他原子微粒。該反應物可以藉由注入一氣體至反應物周圍的區域而被活化。

所選擇的反應物係視是否必須自樣品移除材料或是否必須增添材料至樣品而定。典型地，反應物之精確置放是以一掃描探針顯微鏡來完成。掃描探針顯微鏡為一種使用一探針組件之顯微鏡類型，其中該探針組件至少包含一在探針上的非常精細尖端。探針組件是利用一非常精確的定位機制而被導引在X、Y與Z方向。典型地，這些顯微鏡利用了介於探針與樣品表面之間的某特定交互作用。例如，一掃描穿隧顯微鏡置放一小的偏壓於介於探針尖端與樣品之間。然後，顯微鏡偵測由尖端流至樣品之電流。掃描探針顯微鏡之另一型式為一掃描力顯微鏡。該顯微鏡係利用一在探針組件上之非常尖銳的尖端。該尖端是設置在一懸臂樑上。懸臂樑之偏斜係被監測，其中該偏斜是由吸引或排斥的作用在尖端之原子間力量所造成。本文描述之本發明典型地顯示出一掃描力顯微鏡，但是掃描探針顯微鏡之其他型式亦能在本文描述之許多實施例中發揮同樣好之功能。

根據本發明之一實施例，一種用於修正一物件之方法包含：將一反應物定位在一樣品或一物件上；以及導引一能量至該反應物，其中該能量係用以活化該反應物從而使其能修正該樣品或物件。該反應物係根據該樣品之組成來挑選或選擇。該樣品可以藉由移除材料或增添材料而被修正。

根據本發明之另一實施例，一種用於修正一物件之設備包含：一反應物，係被定位在該物件上；以及一能量元件，係用以導引其輸出至該反應物，以修正該物件。該實施例可以包含一組件，其是用以將該反應物定位在該物件上。

根據本發明之又一實施例，一種藉由修正一樣品之製程所產生之產品，該製程包含：將一反應物定位在一樣品上；以及導引一能量來源至該反應物，其中該能量係與該反應物配置以修正該樣品。該樣品是藉由移除材料或增添材料而被修正。

在本發明之又一實施例中，當反應物為流體狀態時，反應物可以藉由導引或迫使該流體反應物通過形成在懸臂樑與尖端組件中之一通道而被輸送至樣品表面。授讓給Kley之美國專利US6,337,479與US6,353,219係描述了一流體輸送系統，該流體輸送系統使用了在懸臂樑與一掃描力顯微鏡之尖端中之一通道，其在此被併入本文以做為參考。

本文已經概述出本發明之特定實施例，以更加瞭解詳細說明且知悉本發明對此技藝之貢獻。當然，以下將描述本發明之額外實施例，其將構成隨附申請專利範圍之標的主體。

關於此點，在詳細地解釋本發明之至少一實施例之前，必須瞭解的是，本發明不受限於以下敘述或圖式中之架構與元件排列。本發明包含有除了所描述者且以各種方式被實施者及被實行者之實施例。並且，要瞭解的是，本文使用的用辭與術語及摘要係為了描述之用，不應被視為限制。

是以，熟習該技藝之人士將瞭解的是，本發明依據之概念可以被利用為其他結構、方法與系統之設計的基礎，以實施本發明之一些目的。因此，申請專利範圍被視為包括有這樣的均等結構是很重要的，這是因為其沒有脫離本發明之精神與範圍。

請參閱圖式(其中類似的元件符號係指類似的構件)，以下將描述本發明。根據本發明之一實施例係使用了一少量液體(例如一化學物或一固態材料之微粒)，其是做為一反應物以修正一物件之表面。典型地，該液低或微粒是經由具有一小尖頭之探針而被置放在樣品上。

第1A圖係繪示本發明設備與方法之一實施例，其顯示一掃描探針顯微鏡探針組件，在一標靶元件之表面上方的探針尖端上具有減量的反應物。在此圖中，一掃描探針顯微鏡探針組件10包括有一探針控制桿12與一探針尖端14。在該較佳實施例中，係使用該掃描探針顯微鏡探針組件以精確地與準確地將一反應物16置放到一標靶元件表面18上。為達此目的，反應物16(此例中為一減量或移除反應物)係被置放或定位在探針尖端14上。一旦反應物16被置放到探針尖端14後，探針尖端14與所貼附之反應物16接著移動至元件表面18之希望的位置上方，且至該位置上。

探針尖端14可以為用於一探針顯微鏡中之型式。使用一探針顯微鏡元件，則可以將這樣探針精確地定位於樣品上方於其上。依此方式，反應物16是以一相對於表面或表面特徵之高程度精確性(例如至奈米範圍)而被置放在樣品之標靶元件表面18上。在該較佳實施例中，反應物16可以介於1平方奈米至60平方奈米或更大之尺寸範圍之間。

第1B圖顯示一掃描探針顯微鏡探針組件10，在探針尖端14上具有一反應物量(減量的)而鄰近於標靶元件，使得反應物潤濕至標靶元件表面18之表面。在本發明之較佳實施例中，反應物16大致上為液體型態。當反應物16被傳送至標靶元件表面18或基材時，是依賴表面力量(亦即表面張力與附著力)以使反應物16附著至一掃描力顯微鏡之探針尖端。當反應物16足夠靠近表面18時，反應物16將經由毛細作用而轉移至表面18。在此情況中，尖端材料與反應物係選自尖端材料對於反應物16是至少部分地親水之材料與反應物群組中。此外，在此情況中，基材材料可以為親水的，以促進反應物16自尖端14轉移至基材。在該實施例中，尖端材料與反應物16之選擇係使尖端14不會與反應物16起化學反應。在後續實施例中，尖端材料與反應物可以被選擇為使在尖端14與反應物16之間會發生溫和的或可能強烈的反應。

在第8圖與第9圖所顯示的本發明之一替代性實施例中，探針尖端14可以容納反應物或反應物之一成分。這可以藉由使用前將尖端60塗覆來達到。在此情況中，尖端很可能在此製程中變為可消耗的。將反應物自尖端60轉移是藉由將經塗覆之尖端碰觸至表面(請參閱第8B圖)，該表面會將反應物62(塗層之部分)予以定位(請參閱第8C圖)。藉由將經塗覆之尖端浸入該反應物之另一成分或浸入一溶劑以溶解部分塗層，也可以達到轉移。該製程會促進經塗覆之尖端反應物74轉移至基材表面。再次地，在這些實施例中，電磁(electromagnetic energy,EM)能係被導向至被轉移至基材的材料，以改變被轉移材料至其最終希望的形狀。針對此實施例，對於尖端本身可以由反應物材料(而非塗覆)來製成，這是有可能的。必須注意的是，在此係額外詳細地描述第8圖與第9圖。

在本發明之一替代性實施例中，轉移反應物16至尖端與自尖端轉移反應物16，亦可以藉由在探針尖端14與/或基材上建立一電荷來促進。在該實施例中，反應物16被靜電力吸引至基材，且犧牲的尖端之一溶解部分係隨著反應物被轉移至基材。在一後續步驟中，電磁能係被導向至被轉移的材料，且被轉移的材料即改變至其最終狀態。

第1C圖顯示標靶元件表面18，在表面18上有一減量的反應物量，一光束是導向至該反應物。在該較佳實施例中，光束包括有一電磁來源20，一電磁束22係發射自該電磁來源20。

根據本發明之較佳實施例，在置放反應物16至元件表面18上之後，電磁能(典型地是導源自雷射)係被導向至反應物16置放的樣品表面。電磁能程度係被設定成使得能量足夠活化反應物16中之化學物，而造成化學物蝕刻樣品表面以留下一約液滴或微粒之尺寸的凹陷部。藉由重複地施加反應物16與電磁能，可以加深該凹陷部而直到達到一預定深度或一所偵測深度，而不會加大該凹陷部之直徑或表面區域，因而建立一高深寬比孔洞。在一反覆過程期間，相對於表面或表面特徵再標示尖端是有需要的。例如，確認移除深度以達到一明確的最終深度是有需要的。在此情況中，在確認位置之前，可以清潔尖端，從而使殘餘的反應物不會被置放會被定位至表面上。自尖端清潔殘餘化學物之一方法，即是將尖端浸入一不會實質上影響尖端材料之反應物溶劑。

第1D圖顯示具有一凹陷部24之標靶元件表面18，其中該凹陷部24是由光束22對表面上減量的反應物16之活化所產生的結果。在此情形中，使用者希望移除在製造製程期間不慎出現或建立的材料。若該材料為一半導體元件，該材料可能是一不當的連線，其會使元件無法操作。然而，藉由本發明，是可以修復半導體元件上非常小的或微細的特徵。在許多情形中，特徵是如此小，以致於沒有其他適當方式來移除或重建該些特徵。藉由本發明，這些特徵能夠以一實質上更精確的方式且以部分時間而被修改。

第2A圖顯示一掃描探針顯微鏡探針組件10，在一標靶元件表面18之表面上方的探針尖端14上具有增量的反應物。在一標靶元件材料上建立額外材料之製程是類似於移除材料之製程。

在增量的反應物26位於探針尖端14上之後，掃描探針顯微鏡探針組件10即置放或定位該增量的反應物26於鄰近於標靶元件表面18處，使反應物潤濕標靶元件表面之表面，如第2B圖所示。在該較佳實施例中，材料所增添之位置對於使用者是事先就知道的。使用者一旦希望增添材料至一表面時，就會選擇與所試圖解決的問題有關之增量反應物。在選擇了增量反應物26之後，掃描探針顯微鏡組件10則經由探針尖端14將其自一位置(例如自一容器)移動至標靶元件表面18。若尖端材料部分底與反應物16反應，在轉移反應物至基材之前，尖端亦可以部分地溶解入反應物中。尖端之一部分(即犧牲的尖端)可能會溶解入液態反應物中，而使溶解的部份造成殘餘物28之累積。

第2C圖顯示標靶元件表面18，在該表面上具有增量的反應物26之量，而光束係導向至反應物26。一旦探針尖端14置放或定位增量的反應物26於標靶元件表面18上時，增量的反應物26即被施加以電磁束22，使其開始反應且開始形成增量材料於標靶元件18之表面上。

第2D圖顯示標靶元件表面18，在該表面上形成有一突出部。殘餘物28之凸塊係因為電磁束22將該表面上之增量反應物26活化而被建立。一旦建立了殘餘物28，如果有需要的話，技術人員可以建立或增添增量的反應物質，或是經由第1A－1D圖所描述的方法移除殘餘物28之全部或部分。

在被電磁能活化後，液滴或微粒在元件上殘留了一殘餘物28。殘餘物28可以做為一導體或一絕緣體。若元件是光罩的話，則殘餘物可以做為一光之吸收體。

典型地，來源電磁束22為雷射、非相干的光源，或在一替代性實施例中為高頻率無線電波。在某些應用中，能夠在一波長範圍內進行調整的雷射或電磁來源是較期望的。藉此雷射，波長係被調整以激化該反應物至其會蝕刻或移除材料樣品上之小面積材料的狀態，或激化該反應物至會加速材料移除速率的狀態。

有兩機制被用以自元件上移除材料，或在元件上沈積材料。第一者(其為較佳實施例)為一光－熱反應。在此機制中，反應物被電磁能激化以致使反應物之熱增加。此熱增加會使反應物更快速地蝕刻。或者，利用該匡－熱反應，反應物會改變至一做為導體、絕緣體或非穿透層之固態殘餘物。電磁能之程度係被選擇以激化反應物至會增加反應速率而不會熔化元件材料之一程度。

反應物16之組成可以被選擇成使得其會進入一激化狀態，其中該激化狀態係足以在所選定位置自元件移除材料而不會影響該位置周圍之材料。

或者，反應物26之組成可以被選擇成能沈積一會展現出所期望性質之殘餘物，並且，再次地，激化可以被選擇成將反應物26變化成殘餘物而不會改變元件材料。

在一替代性實施例中，移除或沈積材料之第二機制是藉由一光化學效應來完成。在該機制中，反應物係被激化成改變其化學性質或組成。在一實例中，反應物16可以藉由能量來源而被改變成一會與元件材料產生化學反應之替代性材料。在另一實例中，反應物26可以藉由將反應物混合物中之一催化劑活化而改變型態(例如由液態改變為固態)，其中該活化係使得該反應物材料引起一化學改變。依此方式，一導電或絕緣材料可以增添至元件材料。此組成改變亦可以藉由改變反應物之光學穿透性(例如由穿透改變為部份地或完全地非穿透)來達成。再次地，電磁能之程度與/或波長係可以被選擇成能激化反應物至誘導出化學反應而不會直接影響元件材料之程度。在電磁能為光之情況中，可以使用一可調整的雷射或其他來源。接著，可調整的來源之波長可以被調整至使反應進行於一可接受速率之波長。

藉由選擇不同的反應物，樣品材料可以被移除而不會干擾周圍的或下方的不同型式之樣品材料。此外，材料可以被選擇成使某些型式之疊層材料具有一能終止蝕刻製程之層次。因此，標靶元件中之一所謂的“蝕刻終止”層可以為製程之一部分。該層次是由一材料所組成，其中該材料係不會顯著地與蝕刻溶液或固體反應，且蝕刻材料與激化能量係與所碰觸之第一層次反應，但當其抵達蝕刻終止層時蝕刻製程將停止或實質上減速。

可用於本發明之典型材料係如下所列示：

這些列舉並非為包括所有的，但是為用於尖端與基材的元素、氧化物與金屬及用於反應物的氫氧化物、酸與化合物之代表類型。

本發明之一實例係自一元件(例如矽)之表面移除材料。已發現到可以移除矽之反應物為氫氧化鉀與氫氧化鈉。在本發明中，一掃描探針顯微鏡組件10之探針尖端14係自一來源取得一反應物(氫氧化鉀)之量，接著該反應物被置放在期望的位置中。一旦放在位置中，位於表面上的該氫氧化鉀之量係被施加以電磁能，其中在該實例中，該電磁能為一雷射功率約1.5瓦特之集聚的氬離子雷射。一旦被施加以電磁雷射，材料之移除即被探針尖端14實質上被限制在氫氧化鉀之位置處。

吾人發現到硝酸鈉大致上是做為用在金屬之有效的移除反應物。磷酸、硫酸與氫氧化鉀係用做為用在不銹鋼與鈦之有效的移除反應物。

第3A圖係顯示一掃描探針顯微鏡探針組件10，其繪示來自一反應物池30之反應物量，其中該反應物工具30係被固持在一反應物容器32中。第3B圖係顯示探針尖端14，其攜帶有一反應物量。在該實施例中，當反應物16要被傳送至標靶元件表面18或基材時，係利用表面力量以使來自反應物容器32之反應物黏附至一掃描力顯微鏡組件10之探針尖端14。尖端材料與反應物16係選自材料與反應物之群組，其中尖端材料對於反應物是至少部份地親水的。而且，基材材料可以為親水的，以助於將反應物自尖端轉移至基材。

尖端14可以被塗覆一疏水絕緣體33，且依然能吸引反應物30。在此方法中，尖端14可以被充電為相反於置放在反應物30上之電荷。當電荷差異足夠大時，將具有足夠力量以克服附著力與重力，而將反應物30將吸引至尖端14。接著，反應物30可以被傳送至樣品18。絕緣體33避免了反應物30與尖端14之間的電荷消散。當尖端14靠近樣品18時，反應物30與尖端14之間的電荷差異係中和，且絕緣體之疏水性質會驅使反應物30至樣品18。在該實施例中，反應物30可以為一固體或一液體。

在一替代性實施例中，尖端14係被塗覆反應物或反應物34之一成分，或由反應物材料所製成。然後，反應物34可以經由尖端14直接接觸於元件表面而被轉移至表面，如第8C圖所示。尖端14亦能夠以一類似於轉移液體反應物之方式而被置入一液體中以完成反應物混合物或助於反應物之轉移。在該實施例中，尖端塗層之一部分係溶解在液體中(如第9A圖所示)，且產生的反應物係被轉移至基材。在該實施例中，尖端必須更頻繁地被更換，以有效地轉移反應物34。

在本發明之一替代性實施例中，藉由在尖端與/或基材上建立電荷，亦可以助於反應物16轉移至尖端與反應物16自尖端轉移。而且，在該實施例中，犧牲的尖端之一部分係被轉移至基材。之後，電磁能係被導向所轉移的材料，且所轉移的材料改變至其最終狀態。

第4A圖係顯示一掃描探針顯微鏡組件10，其探針尖端14係將減量的反應物36沈積至一表面上。在此圖中，反應物36被沈積在凹陷部37內，其中該凹陷部37是於先前反應物34之應用而事先被建立。第4A圖包括一標靶元件38，該標靶元件38包括有不同材料之多個層次。這些多層次為第一元件層40與第二元件層42。

如第4A圖所示，在使用用於額外的材料移除之反應物製程之前，材料37中之凹陷部亦可以藉由一替代性方法來建立。例如，可以在用以建立元件之製程期間即建立凹陷部37。也可以藉由將掃描探針尖端14直接碰觸至表面接觸而建立凹陷部37。其他建立凹陷部37或凹處之方式包括有使用離子束或雷射束。預定義之凹陷部可以在置放期間用以幫助導引反應物至理想位置處。該位置亦可以在移除或增添製程期間有助於限制反應物至期望的位置。此外，在製造元件期間所預定義之凹陷部可以相對於元件中其他不可存取結構而言具有高位置精確性。

第4A圖中，重複地施加減量反應物36以達到能夠清楚地連接至第二元件層次42。由於第一元件層次40之厚度，需要多次施加減量反應物36以達到此目標。

類似於第1A－1D圖，一旦減量反應物36被定位在表面上(在此圖中為凹陷部建立)，電磁能與產生的電磁束即被集聚於減量反應物36(如第4B圖所示)，以移除第一元件層40之額外的材料。

第5A圖係顯示一掃描探針顯微鏡組件10，該組件係將反應物定位入一表面凹陷部48中。在該實施例中，技術人員係於先前施加減量反應物16所產生的表面上試圖建立額外的物質。

第5A圖之標靶元件38係如同第4A－4C圖一樣。如前所述，標靶包括第一元件層40與第二元件層42。在已經移除了材料(如第4A－4C圖顯示者)後，技術人員現即必須完成連接。

第5B圖係顯示一電磁來源，其將一能量束22導向增量反應物50。藉由將增量反應物50被施加以能量束22，可以致使增量反應物50至標靶表面之更快速化學反應。

第5C圖係繪示能量束施加至增量反應物50之結果。能量束使得反應物建立一殘餘物52，該殘餘物52係部份地充填孔洞54。現在，藉由施加增量反應物50於一終止層55之頂部則能建立一層材料。

第5D圖係顯示所產生的充填之孔洞54，其中該孔洞54是藉由施加增量反應物50所建立。在此特定實例中，增量反應物50可以建立起至標靶元件上另一物件之一連接。例如，若標靶元件為一半導體，以增量反應物50來充填孔洞54可以將一電晶體連接至另一電晶體。

由本發明可知的是，對於一元件可以進行無限量的修復或修改。為了建立第5D圖所繪示之連接，大致上需要完整建立一新元件。經由本發明，一公司可以僅藉由利用本文揭示之技術而修正表面，以再使用或編輯元件。

第6A圖係繪示一多層次元件。在此圖中，有四個層次，即第一元件層40、第二元件層42、第三元件層56與第四元件層58。該四個層次40、42、56、58係分別為二氧化矽、矽、二氧化矽與矽。

第6B圖係繪示一孔洞59，該孔洞59係穿透第一元件層40、第二元件層42與第三元件層56。在此圖中，孔洞59係被充填以一非導電栓塞60。為了建立一通過第一元件層40之路徑，一反應物(例如氫氟酸緩衝溶液)係藉由掃描探針顯微鏡組件10而被置放在該層次上。一旦定位了，一能量束22即集聚於反應物，以蝕刻或移除二氧化矽材料。

氫氟酸緩衝溶液在第二元件層42(矽)上不是必然有效的。因此，該層次係做為一終止層，且可避免反應物挖掘或蝕刻進入第二元件層42。

若第二元件層42做為一終止層，則另一反應物即被選擇以持續蝕刻製程以穿透該元件。對於第二元件層42(矽)，有效移除該材料的反應物是氫氧化鈉。類似第一元件層40，反應物被施加以能量束22以移除材料。該製程係持續而直到必要的材料被移除而抵達第三元件層56(二氧化矽)。為了移除第三元件層56之材料，該製程如同第一元件層40一樣地被重複而以氫氟酸緩衝溶液做為對二氧化矽之移除反應物。

在必要的材料被移除通過所有這些層次之後，即增添一反應物以建立一非導電殘餘物60。第6B圖之非導電殘餘物60係被建立以建立用在後續建立的導電栓塞之一絕緣體。

第6C圖係顯示出建立在絕緣體60內之孔洞被充填以一導電殘餘物61。該元件建立殘餘物之方式係如同第5A－5D圖一樣。在此圖中，連接係由第四元件層58(矽)向上通過第三元件層52、第二元件層42與第一元件層40而建構出一直接的連接。然後，殘餘物61被置放橫越第一元件層40之上表面，且被置放在其希望的連接上。

第7圖係顯示出可以置放一相反電荷於尖端14與反應物26及基材18上。這使得反應物26被吸引至基材18。在置放電荷於尖端14與樣品18上之後，具有反應物26之探針10即移動朝向樣品18。當反應物26與樣品18之間的距離足夠小時，庫侖力將變得大於固持反應物26至尖端14之表面力量。在此距離，反應物26將自尖端14分離且移動至樣品18。

第8A圖係繪示位在探針尖端14上之一反應塗層62，其中該探針尖端14為探針組件10之一部分。該圖描繪了在靠近樣品表面18之前的探針組件10。

第8B圖係繪示具有反應塗層62之探針尖端14。此外，該圖描繪了懸臂樑10將尖端14下降至樣品表面18。

第8C圖係繪示當探針尖端14由樣品表面18上升時之情況。如同該圖所描繪者，一旦探針尖端15被移開，則有一塗層63之量殘留在表面18上。該殘留的塗層63變為後續會被活化之反應物。

第9A圖係繪示出經塗覆之尖端14更包括有一小量或一液滴之反應物16。在該實施例中，反應物16已經與塗層62反應以形成一第二反應物64，如第9B圖所示。當骯液滴由反應物來源傳送至表面時，會產生此混合物。

在傳送反應物之期間，於大部分情況中，該第二反應物包含有塗層62之溶解部分。一旦被傳送至希望的區域，第二反應物64既被置放在樣品表面18上。

第10A圖係顯示出一探針組件10，該探針組件10包括有一懸臂樑66與一尖端68，其中該懸臂樑66與該尖端68具有一內部通道70。在該圖中，內部通道70係描繪為虛線。

通道70將一流體反應物72輸送通過通道70而到尖端68，以預備輸送流體反應物72至樣品表面18。如第10C圖所示，在反應物72被置放在樣品表面18上之後，雷射20將流體反應物72液滴予以活化。根據所選擇的反應物72之型式而定，樣品18之一部分係被移除或樣品18上之一殘餘物將殘留，如同第1A－1D圖與第2A－2D圖所繪示與描述者。

第11A圖為一基材之俯視圖。該圖係繪示根據本發明一實施例如何建立特定形狀。更詳細地說，該圖顯示了在樣品18之表面中建立了一約方形之孔洞。許多反應物液滴16藉由一尖端(未顯示)而被置放在樣品18上。如第11B圖所示，電磁能源20可以一次活化一個液滴，或活化全部該些液滴(若能量束22之直徑係大到足夠以涵蓋所有液滴)。若反應物液滴16具有足夠的黏度，則表面力量將不足以將其拉引在一起，且其可以全部都被置放在樣品18上。之後，反應物液滴16可以藉由雷射束22而立即地被活化。再次地，若反應物16具有黏度，則反應物會被牽引成為不同形狀之線，而不會以液滴型式來置放反應物16。這樣重複地施加反應物16且重複地施加能量束22，將在樣品18中建立具有絕對深度的高外觀比壁(high aspect ratio walls of arbitrary depth)的一孔洞形狀74，如第11C圖所示。

可以知道的是，可以建立許多簡單的形狀，例如矩形。也可以使用大與小的矩形、方形、圓形與線之組合來建立更複雜之形狀。複雜的形狀亦可以被建立在深度與側向尺寸上。經由延伸，藉由使用前述之增量反應物，可以在高度上與側向上建立複雜之增量形狀。此外，經由延伸，可以在樣品18上建立位置上互相地或相對於其他特徵為相對精確之一陣列約圓形之孔洞或形狀。再次地，建立陣列之反應物可以依序地被活化於單一位置，或若集聚的光點足夠大的話，則反應物可以同時地被活化於多個位置中。

本發明之許多特徵與優點可以由詳細說明而得知，並且隨附申請專利範圍係涵括本發明所有這樣的特徵與優點，其是落入本發明之精神與範圍內。再者，因為熟習該技藝之人士可以進行許多變更與修正，本發明不受限於所繪示與描述之精確架構及操作，因此包括了所有落在本發明範圍內之適當的變更與均等物。

10．．．掃描探針顯微鏡探針組件

12．．．探針控制桿

14．．．探針尖端

15．．．探針尖端

16．．．反應物

18．．．標靶元件表面

20．．．電磁來源

22．．．電磁束

24．．．凹陷部

26．．．增量的反應物

28．．．殘餘物

30．．．反應物池

32．．．反應物容器

33．．．疏水絕緣體

34．．．反應物

36．．．反應物

37．．．凹陷部

38．．．標靶元件

40．．．第一元件層

42．．．第二元件層

48．．．凹陷部

50．．．增量的反應物

52．．．殘餘物

54．．．孔洞

55．．．終止層

56．．．第三元件層

58．．．第四元件層

59．．．孔洞

60．．．非導電栓塞

61．．．導電殘餘物

62．．．反應物

63．．．塗層

64．．．第二反應物

66．．．懸臂樑

68．．．尖端

70．．．通道

72．．．流體反應物

74．．．反應物

第1A圖係繪示一掃描探針顯微鏡探針組件，在一標靶元件之表面上方的探針尖端上具有減量的反應物；第1B圖係繪示一掃描探針顯微鏡探針組件，在探針尖端上具有一反應物量而鄰近於標靶元件，使得反應物潤濕至標靶元件表面之表面；第1C圖係繪示標靶元件表面，在表面上具有一減量的反應物量，一光束是導向至該反應物；第1D圖係繪示具有一凹陷部之標靶元件表面，其中該凹陷部是由光束對表面上減量的反應物之活化所產生的結果；第2A圖係繪示一掃描探針顯微鏡探針組件，在一標靶元件表面上方的探針尖端上具有一增量的反應物量；第2B圖係繪示一掃描探針顯微鏡探針組件，在探針尖端上具有一增量的反應物量而鄰近於標靶元件，使得反應物潤濕至標靶元件表面之表面；第2C圖係繪示標靶元件表面，在表面上具有一增量的反應物量，一光束是導向至該反應物；第2D圖係繪示具有一凸塊之標靶元件表面，其中該凸塊是由光束對表面上增量的反應物之活化所產生的結果；第3A圖係繪示一掃描探針顯微鏡探針組件，其描繪繪了來自一反應物池之反應物量；第3B圖係繪示探針尖端，其傳送一反應物量；第4A圖係繪示一掃描探針顯微鏡，其係將反應物沈積至一表面凹陷部上，其中該表面凹陷部是由先前施加減量反應物所造成；第4B圖係繪示一電磁來源，其將一能量束導向反應物；第4C圖係繪示所產生的孔洞，其中該孔洞是由第二或後續之反應物沈積與一不與蝕刻劑反應的終止層材料所建立；第5A圖係繪示一掃描探針顯微鏡，其係將增量反應物沈積至一表面凹陷部上，其中該表面凹陷部是由先前施加減量反應物所造成；第5B圖係繪示一電磁來源，其將一能量束導向增量反應物；第5C圖係繪示所產生的部份被充填之孔洞，其中該孔洞是由施加增量反應物於一終止層材料之頂部上所建立；第5D圖係繪示所產生的被充填之孔洞，其中該孔洞是由施加增量反應物所建立；第6A圖係繪示一多層次之元件；第6B圖係繪示在一樣品中蝕刻一孔洞之結果，該孔洞被充填以一非導電殘餘物；第6C圖係繪示係繪示在非導電殘餘物中蝕刻一孔洞之結果；第6D圖係繪示在非導電殘餘物中被充填之孔洞，在該圖中之充填殘餘物為導電的；第7圖係繪示在尖端與反應物上之靜電荷及在標靶元件上之相反靜電荷；第8A圖係繪示一被塗覆以反應物之探針尖端；第8B圖係繪示一探針組件之懸臂樑，其將探針尖端下降至樣品表面；第8C圖係繪示在探針自表面移離開之後沈積在樣品表面上之反應物；第9A圖係繪示一探針尖端，其被塗覆以已經浸入一溶劑液體內之反應物；第9B圖係繪示反應物之一第二液滴，其是發生於當經塗覆之探針尖端與反應物之第一液滴反應時；第10A圖係繪示一具有探針組件之雷射化學加工系統，該探針組件包括通道於其內以輸送流體至樣品表面；第10B圖係繪示流體自通道至樣品表面之輸送；第10C圖係繪示一能量來源，其在流體被沈積在樣品表面上之後活化該流體；第11A圖係繪示出置放多個反應物液滴在一樣品表面上；第11B圖係繪示在樣品上之多個反應物液滴的活化；第11C圖係繪示由置放與活化在一樣品表面上之液滴所造成的形狀。

16．．．反應物

18．．．標靶元件表面

20．．．電磁來源

22．．．一電磁束

Claims (23)

1. 一種用於修正一物件之設備，該設備包含：一可移動之探針，其具有一探針尖端且被定位鄰近於該物件；一反應物，係被定位在該物件上；以及一能量元件，係用以導引其輸出直接至該反應物，以修正該物件，其中該反應物係經由一靜電製程而被置放在該探針尖端上。
2. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該探針包含於一用以將該反應物定位在該物件上之組件。
3. 如申請專利範圍第2項所述之設備，其中該組件為一掃描探針顯微鏡。
4. 如申請專利範圍第3項所述之設備，其中該反應物係利用該掃描探針顯微鏡之一探針尖端而被定位。
5. 如申請專利範圍第4項所述之設備，其中該反應物係經由一親水製程而被置放在該探針尖端上。
6. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該能量元件為一電磁元件。
7. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該能量元件為一雷射。
8. 如申請專利範圍第7項所述之設備，其中所增添之該材料係連結至該物件之另一部分。
9. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該能量元件係用以導引無線電波至該樣品。
10. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中在該物件中為一單一層次之元件。
11. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該物件包含至少兩層次。
12. 如申請專利範圍第11項所述之設備，其中該至少兩層次之其中一者係用以做為一終止層。
13. 如申請專利範圍第11項所述之設備，其中該反應物係用以自該至少兩層次之其中一者移除材料，且不會與該至少兩層次之另一者發生反應。
14. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該物件為一半導體元件。
15. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該反應物係用以自該物件移除材料。
16. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該反應物係用以增添材料至該物件。
17. 如申請專利範圍第16項所述之設備，其中所增添之該材料為一導體。
18. 如申請專利範圍第16項所述之設備，其中所增添之該材料為一絕緣體。
19. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該反應物係根據該物件而被選擇。
20. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該能量元件係用以增加該反應物在該物件上之反應時間。
21. 如申請專利範圍第1項所述之設備，更包含一探針組件與流體輸送通道。
22. 如申請專利範圍第1項所述之設備，更包含一殘餘物移除裝置。
23. 如申請專利範圍第1項所述之設備，更包含將該反應物置放在多個位置中以建立特定形狀之特徵的步驟。