用于聚焦离子束处理的终点确定制造技术

为了暴露期望的特征，对来自横截面的薄片的聚焦离子束研磨与形成每个新暴露的横截面的扫描电子图像交替。当新暴露的横截面的电子束图像的自动分析示出满足预定标准时，停止研磨。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于聚焦离子束处理的终点确定
本专利技术涉及带电粒子处理，并且尤其涉及一种用于自动化带电粒子束工艺的技术。
技术介绍
纳米技术产生越来越小的电路和其它元件，产生和操纵纳米尺度的物体变得更加困难。而已知的是:期望使纳米工艺自动化，如果对于许多工艺不是不可能的话，那些工艺的精确性质使自动化困难。 半导体处理中可实现特征的线宽显著地小于lOOnm。为了控制制造期间的关键工艺，观察和测量这些工艺的结果是必要的。扫描电子显微镜(SEM)用来观察微观特征，但是随着制造的结构的特征大小减小，SEM的分辨率是不够的，并且在透射电子显微镜(TEM)上观察缺陷是必要的。虽然SEM可以观察厚工件上的特征，但为了在TEM上观察样品，它需要被减薄到小于lOOnm，使得电子将穿过该样品。将样品减薄到小于10nm同时确保需要观察的特征保持在样品中并且在减薄工艺中不被研磨掉可能是极其困难的。 随着样品被减薄，操作者通常将观察它，经常停下来观察样品，以查看该特征是否被暴露于观察。当被观察的特征暴露在表面上时，则停止减薄。这可能是非常耗时的且劳动密集的。此外，因为何时停止的决定是主观的，结果随操作者的不同而不一致。 Farber等人的美国专利公开2010243889描述一种在形成薄片时用于在透射电子显微镜上查看的终点确定(endpointing)的方法。根据Farber:随着离子束减薄该薄片，收集二次粒子，并且由二次粒子形成的图像用来形成截面的粗糙图像。图像是粗糙的，因为离子束以掠射角撞击薄片，并且因为没有检测到来自沟槽深处的二次粒子以及来自沟槽较高处的二次粒子。
技术实现思路
专利技术的目的是促进带电粒子束、纳米级工艺的自动化。 为了暴露示出满足聚焦离子束(FIB)研磨中预定义标准的特征的表面，研磨样品的薄部分，并且分析暴露的表面的电子束图像。如果暴露的特征不满足标准，则从表面研磨另一个切片，并且分析新暴露的表面，以确定暴露的特征是否满足标准。重复该工艺，直到暴露期望的面或者已经执行预定数量的切片。 预定义标准可由所暴露特征之间的几何关系定义，诸如线之间的距离，角度，或者线或角度之间的关系。在一些实施例中，自动分析图像以识别图像中的边缘。该边缘定义经测量以确定是否完成研磨的特征。 前述已经相当广泛地概述了本专利技术的特征和技术优点，以便下面的专利技术的详细描述可以被更好地理解。将在下文描述本专利技术的附加的特征和优点。应当由本领域技术人员理解的是:公开的概念和具体实施例可被容易地用作用于修改或设计其它结构的基础，以便实现本专利技术的相同目的。还应当由本领域技术人员认识到的是:这种等效构造不脱离如在所附权利要求中阐述的专利技术的精神和范围。 【附图说明】 为了本专利技术及其优点的更全面的理解，现在参考结合附图一起做出的以下描述，其中:图1示出了可用来实现专利技术的带电粒子束系统；图2示出一流程图，该流程图示出专利技术的实施例的步骤；图3A示出根据图2的实施例制备的横截面的写入头极。图3B示出在横截或TEM制备前的写入头极的由顶向下的视图；图4A-4E示出根据图2的实施例的图3的写入头极的研磨的几次重复；图5A示出接触特征，而图5B至5E示出接触特征的横截面的序列；以及图6示出来自用于实现本专利技术的实施例的系统的菜单。 【具体实施方式】 根据本专利技术的优选实施例，系统通过确定是否满足标准来确定何时停止研磨，该标准基于从由边缘识别软件确定的边缘的测量。 申请人:已发现，在一些应用中，常规的图像识别软件不足以用于FIB研磨的终点确定。常规的图像识别相对于存储的参考图像关于两个主要条件:图像的独特性和对比度对当前图像进行计分。最佳得分的参考图像被选为“识别”的形象，并且起作用。 优选实施例使用图像识别软件用于终点的大致确定，并且然后使用一尺寸，该尺寸是使用用于精细终点确定的边缘识别确定的。边缘识别比图像识别简单，并且着眼于图像中像素的对比度，并通过对比度变化来确定边缘。通常应用平滑函数来产生对应于边缘的平滑曲线。在识别边缘之后，边缘之间的诸如距离或角度之类的几何关系可被确定，并且被用来评估图像，以确定何时停止研磨。该工艺提供闭环反馈，其中在一个或多个精细研磨步骤之后，检查该尺寸以确定是否停止研磨。 在一些应用中，本专利技术用来确定何时停止减薄薄片，该薄片被制备以用于在透射电子显微镜上查看。描述一种用于形成薄片的工艺，例如在针对“用于TEM查看的薄片的制备(Preparat1n of Lamellae for TEM Viewing)”、序号为 61/649917、2012 年 5 月 21 日提交的美国临时专利申请中，该申请被转让给本专利技术的受让人，并且在此通过引用将其并入。在序号为61/649917的美国临时专利申请中所述的现有技术工艺中，减薄是由离子束执行的，使用基准或者薄片本身的边缘来作为参考，以确定用于最终切割的射束的放置。在某些情况下，此射束放置并不足够精确以在期望的位置停止研磨，该期望的位置可由横截面的的面中特征的暴露而不是由横截面的厚度来确定。 图1示出适用于实施本专利技术的典型的离子束系统，即聚焦离子束(FIB)系统10。FIB系统10包括具有上颈部12的抽真空外壳11，在上颈部12内定位有液体金属离子源14和聚焦镜筒16，聚焦镜筒16包括提取器电极和静电光学系统。也可以使用其它类型的离子源(诸如多尖端或其它等离子体源)和其它光学镜筒(诸如定形射束镜筒)以及电子束和激光系统。 离子束18从液体金属离子源14穿过离子束聚焦镜筒16，并且在静电偏转板之间穿过，如在偏转板20处朝着样品22示意地指示的，样品22例如包括位于下腔室26内可移动XY台24上的半导体器件。系统控制器19控制FIB系统10的各个部分的操作。通过系统控制器19，用户能够通过输入到常规的用户界面(未示出)中的命令以期望的方式来控制扫描离子束18。替代地，系统控制器19可根据编程的指令控制FIB系统10。 例如，用户可使用指示器件在显示屏上描绘感兴趣区域，并且然后系统可自动执行下述步骤以提取样品。在一些实施例中，FIB系统10合并图像识别软件(诸如来自麻萨诸塞州内蒂克的Cognex公司的商业上可获得的软件)以自动识别感兴趣区域，并且然后系统可根据本专利技术手动或自动地提取样品。例如，系统可在包括多个器件的半导体晶片上自动定位相似特征，并取得不同(或相同)器件上的那些特征的样品。 离子泵28用于排空上颈部12。在真空控制器32的控制下，用涡轮分子和机械泵送系统30排空下腔室26。真空系统在下腔室26内提供在大约1χ10_7托(1.3xl0_7毫巴)和5xl0_4托(6.7xl0_4毫巴)之间的真空。如果使用蚀刻辅助气体，蚀刻阻滞气体或沉积前体气体，则腔室背景压强可以上升，通常上升到约1χ10_5托(1.3xl0_5毫巴)。 高压电源34连接到液体金属离子源14，以及连接到离子束聚焦镜筒16中适当的电极，以用于形成约IKeV至60KeV的离子束18并将其引导朝向样品。根据由图案发生器38提供的规定的图案操作的偏转控制器和放大器36耦合到偏转板20，由此离子束18可被手动或自动控制，以在样品22的上表面上勾画出相应的图案。在一些系统中，在最终透本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用带电粒子束自动处理工件的方法，包括：定义标准，所述标准指定何时完成研磨；朝着工件引导离子束以暴露横截面；朝着横截面引导电子束，以形成横截面的电子束图像；自动地评估电子束图像，以确定是否满足所述标准；如果不满足所述标准，反复引导离子束，以暴露新的横截面，并且引导电子束，以形成横截面的图像，直到满足所述标准。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用带电粒子束自动处理工件的方法，包括: 定义标准，所述标准指定何时完成研磨； 朝着工件引导离子束以暴露横截面； 朝着横截面引导电子束，以形成横截面的电子束图像； 自动地评估电子束图像，以确定是否满足所述标准； 如果不满足所述标准，反复引导离子束，以暴露新的横截面，并且引导电子束，以形成横截面的图像，直到满足所述标准。2.根据权利要求1所述的方法，其中自动地评估电子束图像包括:确定由图像中的特征定义的尺寸。3.根据权利要求1所述的方法，其中自动地评估电子束图像包括确定由图像中的特征定义的尺寸，包括确定两条线之间的角度何时小于指定值。4.根据权利要求1所述的方法，其中自动地评估电子束图像包括确定由图像中的特征定义的尺寸，包括确定两个特征之间的距离何时等于指定值。5.根据权利要求1所述的方法，其中自动地评估电子束图像包括:自动地发现电子束图像中的边缘,并确定边缘之间的尺寸关系。6.根据权利要求2所述的方法，其中发现边缘包括:使用图像中像素之间的对比度的变化来使用发现边缘。7.根据权利要求6所述的方法，其中发现边缘包括:施加平滑算法，以改善边缘检测。8.根据权利要求1所述的方法，其中定义指定何时完成研磨的标准包括:指定两个特征之间的距离。9.根据权利要求1所述的方法，其中定义指定何时完成研磨的标准包括:指定两个特征之间的角度。10.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：SE富勒，J唐纳德，T西蒙特柴鲍沃尔恩，
申请(专利权)人：FEI公司，
类型：发明
国别省市：美国;US