NL9401925A - Werkwijze en inrichting voor het bewerken van een monster. - Google Patents

Description

Werkwijze en inrichting voor het bewerken van een monster

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze (volgens de aanhef van conclusie 1) zowel als een inrichting (volgens het soortbegrip van conclusie 6) voor het bewerken van een monster, in het bijzonder een geïntegreerde schakeling.

Het is bekend, geïntegreerde schakelingen, in het bijzonder halfgeleiderschakelingen, achteraf te veranderen, doordat structuren, bijvoorbeeld een gedeelte van een geleiderbaan, weggenomen of opgebracht worden. De geometrische afmetingen van deze veranderingen zijn daarbij vaak kleiner dan een micrometer.

Van Shinji Matsiu, Toshinari Ichihashi en Masa-nobu Mito: "Electron beam induced selective etching and deposition technology", J. Vac. Sci. Technol. B 7 (5), sept./okt. 1989, American Vacuum Society, is een werkwijze volgens de aanhef van conclusie 1 bekend. Bij deze werkwijze wordt met behulp van een electronenstraaltoestel een te bewerken gebied van een monster met een electronen-straal afgetast, respectievelijk gerasterd. Dicht boven het in een monsterkamer vastgeklemde monster wordt door middel van een dunne canule een gas ingevoerd, zodat met behulp van de corpusculaire bundel een chemische reactie aan het te bewerken gebied plaatsvindt. Al naar gelang welk gas gebruikt wordt, kan materiaal op het monster opgebracht (afgescheiden) worden, respectievelijk van het monster weggenomen (geëtst) worden. Voor het opbrengen van materiaal op het monster past men bijvoorbeeld het gas W(CO)6 toe, waarbij wolfraam zich na wisselwerking met de electronenbundel als vaste materiaallaag op het oppervlak afzet. Voor het wegnemen van materiaal van het monster wordt een gas toegepast, dat na wisselwerking met de corpusculaire bundel met het materiaal van het monster een vluchtig reactieproduct vormt, dat aansluitend wordt afge- zogen. Als gas wordt hierbij bijvoorbeeld XeF2 ingezet, waarbij het fluor met het monstermateriaal silicium het vluchtige SiF4 vormt.

Het monster-, respectievelijk substraatoppervlak wordt echter slechts daar veranderd, waar zich gasdeeltjes na wisselwerking met de corpusculaire bundel aan het oppervlak verzamelen. De snelheid, waarmee materiaal op het monster opgebracht, respectievelijk van het monster verwijderd wordt, hangt van het aantal verzamelde deeltjes per oppervlakte-eenheid en tijdseenheid af. Deze deeltjes-dichtheid wordt enerzijds bepaald door het aantal met de corpusculaire bundel in wisselwerking tredende gasdeeltjes en anderzijds door het aandeel van de deeltjes, die zich tenslotte in het te bewerken gebied op het monster verzamelen .

Het totaal aantal van de per tijdseenheid met de corpusculaire bundel in wisselwerking tredende gasdeeltjes wordt begrensd door het gasaanbod, dat op grond van de vereiste vacuumomstandigheden niet naar believen verhoogd kan worden. Bovendien is het electronenaanbod in de elec-tronenstraal vooraf bepaald door de beschikbare electro-nenbron. Bij de aan de uitvinding ten grondslag liggende proefnemingen is echter gebleken, dat de chemische reactie aan het monsteroppervlak niet slechts in het te bewerken, door de corpusculaire bundel afgetaste gebied van het monster plaatsvindt, doch ook in de omgeving daarvan, zie figuur 2.

De uitvinding heeft daarom tot doel, de werkwijze volgens de aanhef van conclusie 1, zowel als de inrichting volgens het soortbegrip van conclusie 6 zodanig verder te ontwikkelen, dat de snelheid van de door de chemische reactie teweeggebrachte bewerking van een monster in het te bewerken gebied verhoogd wordt.

Dit doel wordt volgens de uitvinding door de kenmerkende maatregelen van conclusie 1, respectievelijk van conclusie 6 bereikt. Bij de aan de uitvinding ten grondslag liggende proefnemingen is gebleken, dat door het aanleggen van een magneetveld in het gebied van het monster een duidelijke verhoging van de ets- en afscheidings-snelheid bij gelijk blijvend gas- en electronenaanbod bereikt kan worden. De verhoging van de processnelheid lag daarbij ongeveer op een factor 5.

Verdere voordelen en uitwerkingen van de uitvinding zijn onderwerp van de volgconclusies en worden in het volgende aan de hand van enige uitvoeringsvoorbeelden nader toegelicht.

In de tekening toont figuur 1 een schematisch aanzicht van een toestel met een corpusculaire bundel met een orgaan voor het opwekken van een magneetveld, figuur 2a een schematische weergave van de verschijnselen in het gebied van het monster zonder het aanleggen van een magneetveld, zowel als de daaruit resulterende verdeling van het zich op het monster verzamelende materiaal, figuur 2b een verdelingskarakteristiek van het zich op het monster verzamelende materiaal, figuur 3a een schematische weergave van de verschijnselen in het gebied van het monster bij het aanleggen van een magneetveld, figuur 3b een verdelingskarakteristiek van het zich op het monster verzamelende materiaal, figuur 4 een schematische weergave van een eerste uitvoer ings voor beeld van een orgaan voor het opwekken van een magneetveld, figuur 5 een schematische weergave van een tweede uitvoeringsvorm van een orgaan voor het opwekken van een magneetveld, en figuur 6 een schematische weergave van een derde uitvoeringsvorm van een orgaan voor het opwekken van een magneetveld.

Het in figuur 1 weergegeven toestel met een corpusculaire bundel omvat een inrichting voor het opwekken van een corpusculaire bundel, bijvoorbeeld een electronen-bron 1, een condensor lens 2, een aftastsysteem 3, een dia-fragmaopening 4, een afbuigorgaan 5, een stigmator 6 zowel als een objectieflens 7.

In deze opstelling is verder een spectrometer voor secundaire electronen geïntegreerd, die in wezen een niet nader weergegeven extractie-, zowel als een filtere-lectrode en een detector 8 voor secundaire electronen omvat.

De in de opstelling gefocusseerde electronen-straal 9 valt in op een te bewerken monster 10, dat in een evacueerbare monsterkamer in een geschikte inklemming is opgenomen. De niet nader aanschouwelijk gemaakte inklem-ming is bij voorkeur langs tenminste twee loodrecht op de bundelrichting 9a lopende assen verschuifbaar.

Verder is voorzien in een orgaan 11 voor het toevoeren van een gas, waarvan de uitstraalopening 11a boven het te bewerken gebied van het monster 10 opgesteld is.

In dit gebied is verder voorzien in een orgaan 12 voor het af zuigen van gassen, waarvan de werking nog nader toegelicht wordt.

In het gebied van het monster is tenslotte voorzien in een orgaan 13 voor het opwekken van een magneetveld.

Aan de hand van de figuren 2 en 3 wordt in het volgende de werkwijze volgens de uitvinding nader toegelicht.

In figuur 2a is de gebruikelijke werkwijze voor het opbrengen van materiaal op het monster 10 weergegeven, waarbij een gas toegepast wordt, waardoor zich na wisselwerking met de corpusculaire bundel 9 materiaal op het monster 10 verzamelt.

In figuur 2b is voor deze werkwijze het aantal n verzamelde deeltjes 15, respectievelijk de dikte van de neergeslagen materiaallaag als functie van de plaats x geïllustreerd. Daarbij kan duidelijk worden waargenomen, dat in het te bewerken, door de electronenstraal 9 af gedekte gebied a van het monster 10 een duidelijk verhoogde neerslag van materiaal plaatsvindt. Er is echter eveneens te zien, dat in de niet door de electronenbundel 9 af gedekte gebieden van het monster 10 toch een niet onbelangrijke neerslag van materiaal plaatsvindt.

Uit de aan de uitvinding ten grondslag liggende proefnemingen is nu gebleken, dat door het aanleggen van een magneetvel 14 in het gebied van het monster 10 een duidelijke verhoging van de neerslagsnelheid bereikt kan worden bij voor het overige gelijke externe randvoorwaarden, vergelijk de figuren 3a en 3b. In de proefnemingen werd daarbij een toenameratio met een factor 5 bereikt.

Al naar gelang het toegepaste gas reageren de zich aan het oppervlak van het monster 10 verzamelende deeltjes 15 verschillend. Wordt bijvoorbeeld het gas W(C0)6 gebruikt, dan leidt dit tot een aangroei van wolfraam op het monster 10 als vaste materiaallaag. Wordt daarentegen bijvoorbeeld XeF2 als gas gebruikt, dan vormt het fluor met het silicium van het monster 10 het vluchtige SiF4. Dit vluchtige reactieproduct wordt via het orgaan 12 voor het afzuigen van gassen (figuur 1) afgezogen. Bij de toepassing van dit gas kan aldus materiaal van het monster verwijderd worden. Voor het verwijderen van materiaal van het monster 10 zijn de illustraties en uitvoeringen bij de figuren 2 en 3 eveneens van toepassing. Het verschil bestaat slechts hierin, dat de zich verzamelende deeltjes geen vaste laag, doch in tegendeel een vluchtig reactieproduct met het monstermateriaal vormen.

In figuur 4 is een eerste uitvoeringsvoorbeeld van een orgaan 13 voor het voor tbr engen van een magneetveld weergegeven. Dit kan bijvoorbeeld door een permanente magneet of, zoals weergegeven, door een electromagneet gevormd worden. In het onderhavige uitvoeringsvoorbeeld is het monster 10 in het binnenste van het orgaan 13 voor het voortbrengen van een magneetveld opgesteld. De electronenbundel 9 geraakt daarbij door een centrale opening in de bovenste poolschoen 13a op het te bewerken gebied van het monster 10. De magneetveldlijnen 14a tussen de bovenste en onderste poolschoen 13a en 13b lopen ongeveer loodrecht op het oppervlak van het monster 10.

In figuur 5 is een tweede uitvoeringsvoorbeeld van een orgaan 13' voor het voortbrengen van een magneetveld weergegeven. Het orgaan 13' is onder het monster 10 opgesteld en heeft een centrale pool 13' a en een concentrisch daaromheen opgestelde buitenste pool 13'b.

Het door een dergelijk orgaan voortgebrachte magneetveld kan behalve voor de werkwijze volgens de uitvinding ook voor het focusseren van de electronenstraal 9 worden ingezet. In dit geval vormt het orgaan 13' voor het voortbrengen van een magneetveld gelijktijdig een zogenaamde enkelpolige lens ("single pole lens").

In figuur 6 is tenslotte een derde uitvoerings-voorbeeld van een orgaan 13'1 voor het voortbrengen van een magneetveld weergegeven, dat boven het monster 10 is opgesteld, en een centrale pool 13 *'a zowel als een concentrisch ten opzichte daarvan opgestelde buitenste pool 13!,b heeft. De centrale pool 131'a heeft een centrale doorvoer voor de electronenstraal 9.

Ook dit orgaan 13'' voor het voortbrengen van een magneetveld kan gelijktijdig de objectieflens 7 van de figuur 1, respectievelijk een deel daarvan vormen.

De in de figuren 4 tot en met 6 weergegeven organen voor het voortbrengen van een magneetveld dienen slechts bij wijze van voorbeeld beschouwd te worden en kunnen al naar gelang de toepassing ook anders zijn uitgevoerd. Zo kan het in het bijzonder doelmatig zijn, op het magneetveld aanvullend een electrisch veld te superpone-ren.

Claims (9)

1. Werkwijze voor het bewerken van een monster, in het bijzonder een geïntegreerde schakeling, waarbij een te bewerken gebied van het monster met een corpusculaire bundel, in het bijzonder een electronenbun-del, wordt afgetast, en boven het te bewerken gebied tenminste één gas wordt toegevoerd, zodat een chemische reactie, met behulp van de corpusculaire bundel, aan het te bewerken gebied plaatsvindt , gekenmerkt door het aanleggen van een magneetveld (14) in het gebied van het monster (10).

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het magneetveld (14) in zijn sterkte instelbaar is.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, gekenmerkt door het aanleggen van een op het magneetveld (14) gesuperponeerd electrisch veld.

4. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat voor het opbrengen van materiaal op het monster tenminste één gas wordt toegepast, waardoor materiaal na wisselwerking met de corpusculaire bundel op het monster neerslaat.

5. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat voor het verwijderen van materiaal van het monster tenminste één gas wordt toegepast, waardoor materiaal na wisselwerking met de corpusculaire bundel van het monster wordt verwijderd.

6. Inrichting voor het bewerken van een monster, in het bijzonder een geïntegreerde schakeling, omvattende: a) een orgaan (electronenbron) voor het vóórtbrengen van een corpusculaire bundel, in het bijzonder een electronenbundel, en b) een orgaan voor het toevoeren van een gas, zodat een chemische reactie, met behulp van de corpusculaire bundel, aan het te bewerken gebied plaatsvindt , gekenmerkt door (c) een orgaan (13, 13', 13'') voor het vóórtbrengen van een magneetveld (14) in het gebied van het monster (10).

7. Inrichting volgens conclusie 6, gekenmerkt door een orgaan voor het voortbrengen van een op het magneetveld gesuperponeerd electrisch veld.

8. Inrichting volgens conclusie 6 of 7, met een orgaan voor het focusseren van de corpusculaire bundel (objectieflens), met het kenmerk, dat het orgaan (13, 13', 13'') voor het vóórtbrengen van een magneetveld tenminste een deel van het orgaan voor het focusseren van de corpusculaire bundel vormt.

9. Inrichting volgens één der conclusies 6 tot en met 8, gekenmerkt door - een evacueerbare monsterkamer met een inklem-ming voor het opnemen van het monster (10), - een aftestsysteem (3), - een afbuiginrichting (5), - een orgaan voor het focusseren van de corpusculaire bundel (objectieflens 7), - een orgaan voor het analyseren van de secundaire electronen met een detector (8) voor het aantonen van secundaire electronen, - een orgaan (12) voor het afvoeren van gassen.