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TWI713075B - 對準用於處理之一帶電粒子射束之方法，用於形成一薄板以用於穿透式電子檢視之方法，及用於一樣本之帶電粒子射束處理之設備 - Google Patents

對準用於處理之一帶電粒子射束之方法，用於形成一薄板以用於穿透式電子檢視之方法，及用於一樣本之帶電粒子射束處理之設備 Download PDF

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TWI713075B
TWI713075B TW105116919A TW105116919A TWI713075B TW I713075 B TWI713075 B TW I713075B TW 105116919 A TW105116919 A TW 105116919A TW 105116919 A TW105116919 A TW 105116919A TW I713075 B TWI713075 B TW I713075B
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雷尼爾 路易斯 華雪華
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美商Fei公司
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Abstract

在一樣本上形成多個參考基準以用於該樣本之帶電粒子射束設施處理。當一個基準因帶電粒子射束而降級時，使用一第二基準來產生一或多個額外基準。

Description

對準用於處理之一帶電粒子射束之方法，用於形成一薄板以用於穿透式電子檢視之方法，及用於一樣本之帶電粒子射束處理之設備
本發明係關於一種用於校正一帶電粒子射束系統中之漂移之方法及設備。
帶電粒子射束系統用於多種應用中，包含微製作裝置(諸如積體電路、磁性記錄頭及光微影遮罩)之製造、修復及檢驗。帶電粒子射束系統可包含電子射束、離子射束系統或雷射射束且可包含一種以上類型之射束。微製作通常包含產生或更改具有極小尺寸(例如，數十微米或更小之尺寸)之結構。隨著裝置幾何形狀不斷緊縮及新材料引入，現今之半導體之結構複雜性以指數方式增長，從而允許製作愈來愈小之結構。
在此等小結構之情況下，以極大精確度及準確度來引導處理射束係必要的。然而，在處理期間，一射束在一樣本上之撞擊點往往隨時間漂移。舉例而言，一操作者可在一處理操作開始時將射束定位於點A處，但在一短時間之後，射束漂移至點B。點A與點B之位置之間的差異稱為射束漂移。射束漂移可由機械或熱不穩定性導致，機械或熱不穩定性致使其上支撐有樣本之載台或產生並聚焦射束之元件輕微移動。
準確地定位一射束之一常見方法係在樣本上(例如)藉由銑削而產生一參考標記。此一參考標記稱為一基準。然後相對於該基準來定位 射束。一射束最初經引導以將通常位於待處理的樣本之一區域(通常稱為一所關注區(ROI))附近之基準成像。判定ROI與基準之間的一向量，且然後在ROI之處理期間使用該基準來追蹤射束位置。基準經設計呈可藉由一影像辨識程式而辨識之一形狀，從而允許對基準及因此對ROI之自動位置追蹤。射束週期性地將基準成像且射束之任何漂移皆被校正。在處理期間，通常使射束反覆地掃描跨越ROI且可將射束程式化為具有射束在ROI上之可變駐留時間。由於射束中之粒子之高動能，因此ROI周圍之樣本表面對射束之任何曝露往往因蝕刻而損壞該表面。在成像期間，因為使射束掃描跨越表面，因此可發生對表面之額外損壞。最終，基準被如此地損壞以致其不再可藉由影像辨識而辨識且因此不再可用於位置追蹤。
圖1A至圖1B圖解說明使用基準來校正射束漂移之一常用方法。圖1A展示一樣本之表面上之一所關注區104。基準106接近於所關注區104而產生以允許對所關注區104之位置追蹤。影像圖框102繪示在成像期間射束所掃描之區域之邊界且包含基準106及所關注區104。影像圖框102之內部係在成像時使用射束掃描之區域且因此遭受因射束曝露所致之損壞。圖1B展示在使用射束進行處理之後在一段時間內之影像圖框102。由於曝露於射束，因此基準106被損壞(如在108處可見)且不再可藉由影像辨識而識別。此時，無法再追蹤射束相對於所關注區104之位置。
帶電粒子處理之一常見用途係產生薄樣品以供在一穿透式電子顯微鏡(TEM)中檢視。已知用於製備TEM樣品之數項技術。通常稱為「剝離」技術之技術使用經聚焦離子射束來自一基板或塊狀樣本切割樣本而不破壞或損壞該基板之周圍部件。此等技術需要對射束之精確定位。為使剝離技術自動化，射束相對於樣本之位置應可以一高準確度自動確定，且一基準之降級降低準確度。
此等技術在分析在製作積體電路中所使用之程序之結果以及物理或生物科學中普遍之材料方面係有用的。此等技術可用於沿任何定向(例如，在剖面圖中或在平面圖中)分析樣本。某些技術提取足夠薄以供在一TEM中直接使用之一樣本；其他技術提取在觀察之前需要額外薄化之一「厚塊」或大樣本。另外，此等「剝離」樣品亦可藉由除TEM之外的其他分析工具來直接分析。其中在經聚焦離子射束(FIB)系統真空室內自基板提取樣本之技術通常稱為「原位(in-situ)」技術，樣本移除至真空室外部(如當將整個晶圓轉移至用於樣本移除之另一工具時)稱作「離位(ex situ)」技術。
需要一種在一樣本上產生一基準以用於在藉由一帶電粒子射束系統進行處理期間對一所關注區之位置追蹤的改良之方法。
本發明之一目標係提供改良之帶電粒子射束處理。
在一樣本上形成多個參考基準以用於該樣本之帶電粒子射束設施處理。當一個基準因帶電粒子射束而降級時，使用一第二基準來產生一或多個額外基準。
前文已相當廣泛地概述了本發明之特徵及技術優點以便可更好地理解本發明之以下詳細說明。下文中將闡述本發明之額外特徵及優點。熟習此項技術者應瞭解，可易於利用所揭示之概念及特定實施例作為用於修改或設計用於實施本發明之相同目的之其他結構之一基礎。熟習此項技術者亦應意識到，此等等效構造並不背離如在隨附申請專利範圍中所陳述之本發明之範疇。
102:影像圖框
104:所關注區
106:基準
108:損壞之基準
202:影像圖框/經擴展影像圖框
204:所關注區
206:第一組初級基準/初級基準/損壞之初級基準
208:第一組備份基準/備份基準
216:第二組備份基準
302:影像圖框/經擴展影像圖框
304:所關注區
306:第一組初級基準/初級基準/損壞之初級基準/原始初級 基準
308:第一組備份基準/備份基準
316:確切位置/原始位置/位置
318:替換初級基準
602:樣本表面
604:沈積氣體
606:遞送針
608:所吸附沈積氣體分子
610:帶電粒子射束
612:沈積
700:射束設備/雙射束設備
711:離子射束系統
714:離子源
715:提取電極
716:離子射束聚焦柱/離子柱
717:聚焦元件
718:經聚焦離子射束/離子射束
719:控制系統
720:靜電偏轉板
721:記憶體
722:基板
725:可移動X-Y載台
726:下部室/室
730:渦輪分子與機械泵激系統
732:真空控制器
734:高電壓電源供應器
736:偏轉控制器與放大器
738:圖案產生器
740:帶電粒子偵測器
741:掃描電子顯微鏡/掃描電子顯微鏡柱
742:視訊電路
743:電子射束
744:視訊監視器
745:電源供應器與控制單元/掃描電子顯微鏡電源供應器與控制單元
746:氣體遞送系統
747:微操縱器
748:精密電動馬達
749:微操縱器部分
750:細探針
752:電子源
754:電子源電極
756:電子透鏡
758:電子物鏡
760:電子偏轉器
761:門
762:上部頸狀部分
768:離子泵
為更全面地理解本發明及其優點，現在連同附圖一起來參考以下說明，附圖中：圖1A展示具有完整基準的用於在處理之前使用包含一所關注區 之一影像圖框來追蹤射束漂移之一先前技術方法。
圖1B展示具有損壞之基準的類似於圖1A中所展示之方法之一先前技術方法。
圖2A展示具有完整初級基準之包含一所關注區的在處理開始時之一影像圖框及位於影像圖框外部之備份基準。
圖2B類似於圖2A，其中具有損壞之初級基準。
圖2C展示包含完整備份基準之一經擴展影像圖框。
圖2D類似於圖2C，其中具有在影像圖框外部之其他備份基準。
圖3A展示具有完整初級基準之包含一所關注區之一影像圖框及位於影像圖框外部之備份基準。
圖3B類似於圖3A，其中具有損壞之初級基準。
圖3C類似於圖3B，其中具有一經擴展影像圖框。
圖3D類似於圖3C，其展示損壞之初級基準上方之一材料沈積。
圖3E類似於圖3D，其中具有重新產生之初級基準。
圖3F類似於圖3A，其中在一減小之影像圖框內具有重新產生之初級基準。
圖4係展示產生新備份基準之步驟之一流程圖。
圖5係展示重新產生初級基準之步驟之一流程圖。
圖6展示用於射束誘發之沈積之一程序。
圖7展示用於與本發明一起使用之一種類型之射束系統。
圖8係展示一動態基準程序之步驟之一流程圖。
在以下圖式及說明中，貫穿說明書及圖式，相似部件通常分別用相同元件符號標記。另外，類似元件符號可指代本文中所揭示之不同實施例中之類似組件。圖式各圖未必係按比例。本發明之某些特徵可展示為按比例擴大或以稍微示意性形式展示，且為清晰及簡明起 見，可能未展示習用元件之某些細節。本發明容許不同形式之實施例。詳細闡述且在圖式中展示特定實施例，其中應理解，本發明並非意欲將本發明限制於本文中所圖解說明及所闡述之實施例。應完全意識到，本文中所論述之實施例之不同教示可單獨採用或以任何適合組合形式採用以產生所要結果。
在以下論述中及在申請專利範圍中，術語「包含(including)」及「包括(comprising)」係以一開放式方式使用且因此應解釋為意指「包含但不限於……」。在任一術語於本說明書中未特別定義之條件下，意欲賦予該術語其明顯且普通含義。此外，本文中術語「及/或」之使用應解釋為一「包含性」或，而非一「排他性」或。舉例而言，本文中所使用之片語「A及/或B」將意指「A、B或者A及B」。如另一實例，本文中所使用之片語「A、B及/或C」將意指「A、B、C或其任何組合」。此外，每當本文中使用術語「自動」、「自動化」或類似術語時，彼等術語將理解為包含自動或自動化程序或步驟之手動起始。
在一項實施例中，將一樣本裝載至一帶電粒子射束系統中且定位一樣本上之一所關注區。在接近於所關注區之一位置處產生至少一個初級基準且產生一第一備份基準。藉由使用初級基準來追蹤所關注區之位置而使用帶電粒子射束處理所關注區直至藉由影像辨識對初級基準進行之識別開始出現故障為止。然後產生一第二備份基準。藉由使用第一備份基準來追蹤所關注區之位置而進一步處理所關注區。藉由使用第一備份基準來追蹤所關注區之位置而繼續進行對所關注區之處理直至第一備份基準之識別開始出現故障為止。若必要，則產生另一備份基準。然後藉由使用第二備份基準而繼續進行對所關注區之處理。只要處理操作繼續進行且基準開始出現故障，便可重複產生額外備份基準之此循環。
在另一實施例中，將一樣本裝載至一帶電粒子射束系統中且定位一樣本上之一所關注區。在接近於所關注區之一位置處產生至少一個初級基準且產生一第一備份基準。藉由使用初級基準來追蹤所關注區之位置而使用帶電粒子射束處理所關注區直至初級基準之辨識開始出現故障為止。然後使用第一備份基準重新產生初級基準以準確地定位重新產生之初級基準。然後可藉由使用新初級基準而繼續進行對所關注區之處理。可根據需要多次重新產生初級基準直至處理操作完成為止。
在某一實施例中，額外工作基準在工件之處理期間於工件中產生，此稱為「動態基準產生」。
回應於一所儲存程式或操作者指令，一射束控制器使用一射束控制器座標系統將一射束引導至規定座標。由於未對準及漂移，射束控制器座標系統並不總是恰好對應於相對於樣本表面固定之一樣本座標系統。通常將一基準定位於待處理的樣本之區域附近且將其成像以便追蹤可能發生之任何漂移且允許任何校正。將基準成像允許控制器判定座標偏移以使射束控制器座標系統返回至與樣本座標系統對準。然而，在處理期間，基準因射束之殘餘效應而被損壞或侵蝕。基準之週期性成像導致進一步損壞直至基準不再可由影像辨識軟體辨識且在校正漂移中不再有用為止。
圖2A至圖2D展示用於使用基準來校正射束漂移之一第一實施例。一樣本具備一區域，該區域含有用於使用一帶電粒子射束進行處理之一所關注區。使用一影像辨識程式而將所關注區成像。當將一樣本成像時，藉由射束來界定及掃描一待成像區域，同時收集將用於建構一影像之資料。一「影像圖框」界定在收集用於建構一影像之資料時由射束掃描的樣本上之區域。影像圖框內之該區域在處理及成像期間遭受射束曝露且因此被射束損壞。
現在參考圖2A，一影像圖框202內之一區域在一樣本上經選取以含有待使用一帶電粒子射束處理之一所關注區204。接近於所關注區204產生一第一組初級基準206。然後毗鄰初級基準206產生一第一組備份基準208，使得所關注區204可參考初級基準206及備份基準208兩者。影像圖框202經設定以包含所關注區204及初級基準206，而備份基準208保持處於影像圖框202外部。然後開始使用射束處理所關注區204。此處理可包含銑削或任何其他類型之程序。射束週期性地將影像圖框202內之樣本成像以判定是否存在樣本之任何移位或漂移。可校正任何漂移同時繼續使用射束進行處理。只要初級基準206可由影像辨識軟體辨識，便可繼續使用初級基準206。然而，在處理期間，射束之殘餘效應開始侵蝕初級基準206。在成像期間發生對初級基準206之額外損壞，且初級基準206最終損壞太大並且圖案辨識開始出現故障，如在圖2B中之206處可見。當損壞之初級基準206之影像辨識開始出現故障時，影像圖框202經擴展以包含備份基準208，如圖2C中所展示。一旦備份基準208被包含於經擴展影像圖框202內，備份基準208便可用於對所關注區204之位置追蹤。
較佳地，在繼續進行處理之前，毗鄰備份基準208產生一第二組備份基準216，如在圖2D中可見。影像圖框202然後經設定以包含所關注區204及備份基準208。然後藉由使用第一組備份基準208而繼續進行處理，而第二組備份基準216保持處於影像圖框202外部且在射束處理及成像期間保持免受損壞。
可重複擴展影像圖框以包含未損壞之備份基準及使用未損壞之備份基準用於位置追蹤之步驟以在使用射束之處理之持續時間內提供持續位置追蹤。可在任何適合區域中產生其他替換備份基準(未展示)，在該區域處，該等其他替換備份基準將不受射束損壞直至被需要來替換不可辨識之基準為止。在某些實施例中，一系列其他替換備 份基準遠離所關注區之任一側線性地擴增，如圖2D中所展示。然而，一系列其他備份基準之其他配置係可能的。舉例而言，一系列其他備份基準可自所關注區向上或向下以一線性系列放置。一系列備份基準之配置可基於備份基準可用之空間而選擇。在其他實施例中，次級及其他替換備份基準係在射束處理之前、在其期間或在其之後的任何時間產生。
圖3A至圖3F展示用於使用基準來校正射束漂移之一第二實施例。類似於圖2A至圖2D中所展示及闡述，一樣本具備一區域，該區域含有用於使用一帶電粒子射束進行處理之一所關注區。
現在參考圖3A，一影像圖框302內之一區域在一樣本上經選取以含有待使用一帶電粒子射束處理之一所關注區304。接近於所關注區304產生一第一組初級基準306。然後毗鄰初級基準306產生一第一組備份基準308，使得所關注區304可參考初級基準306及備份基準308兩者。影像圖框302經設定以包含所關注區304及初級基準306，而備份基準308保持處於影像圖框302外部。然後開始使用射束處理所關注區304。此處理可包含銑削或任何其他類型之程序。射束週期性地將影像圖框302內之樣本成像以判定是否存在樣本之任何移位或漂移。可校正任何漂移同時繼續使用射束進行處理。只要初級基準306可由影像辨識軟體辨識，便可繼續使用初級基準306。然而，在處理期間，射束之殘餘效應開始侵蝕初級基準306。在成像期間發生對初級基準306之額外損壞，且初級基準306最終損壞太大並且圖案辨識開始出現故障，如在圖3B中之310處可見。當損壞之初級基準306之影像辨識開始出現故障且不再可藉由影像辨識而識別時，使用損壞之初級基準標記310對所關注區304之位置追蹤變得不再可能。影像圖框302然後經擴展以包含備份基準308，如圖3C中所展示。一旦備份基準308被包含於經擴展影像圖框302內，備份基準308便可用於對所關注區304 之位置追蹤。
如圖3D至圖3F中可見，較佳地，在繼續進行處理之前，使用備份基準308來判定原始初級基準306之確切位置316，然後在與原始產生之位置相同之位置316中重新產生初級基準作為替換初級基準318。初級基準之重新產生可包含在原始位置316上方沈積一材料層以提供一清潔或空白區域以重新產生替換初級基準318。然而，可採用其他方法來形成新初級基準。在已產生替換初級基準318之後，收縮經擴展影像圖框302以包含所關注區304及替換初級基準318，而備份基準308保持處於影像圖框302外部。然後可藉由使用替換初級基準318用於位置追蹤而重新開始使用射束處理樣本。
圖3A至圖3F中所闡述之實施例係有利的，此乃因初級基準之重新產生消除可因產生一組新備份基準而出現之任何累積誤差之可能性。另外，在處理循環期間所使用之影像圖框保持相同大小，從而允許對任何漂移之更準確補償，此乃因增加影像圖框之大小可導致所關注區之放置中之一準確度損失。
在某些實施例中，執行擴展影像圖框以包含備份基準308、使用備份基準308用於位置追蹤、產生替換初級基準318及重新開始使用替換初級基準用於位置追蹤之步驟直至處理完成為止。
現在參考圖4，展示根據各種實施例之用於產生備份基準之一方法之一流程圖，諸如圖2A至圖2D中可見。在步驟402中，將一樣本裝載至一帶電粒子射束系統中，且在步驟404處，在樣本上定位一所關注區。在步驟406處，接近於所關注區產生初級基準及第一備份基準。在步驟408處，開始使用射束進行處理，在處理期間使用初級基準用於位置追蹤。在處理期間，方法繼續進行至步驟410，在此處，判定處理是否完成。若處理完成，則方法繼續進行至步驟420且處理終止。
若處理尚未完成，則方法繼續進行至步驟412，在此處，一影像辨識常式試圖識別當前正用於位置追蹤之基準。若當前基準係可辨識的，則可繼續使用當前基準用於位置追蹤，且方法返回至步驟408中之使用射束處理樣本。此循環可重複直至處理完成或影像辨識無法識別當前基準為止。
若在步驟412中判定影像辨識無法識別基準，則在步驟414中，方法以擴展影像圖框以包含備份基準繼續。在步驟416中，然後使用備份基準用於位置追蹤，且在步驟418中，可在經擴展影像圖框外部產生新或其他備份基準。一旦已產生418新備份基準且已重新開始位置追蹤，方法便返回至使用射束處理408樣本直至處理完成410為止。
在圖5中，展示根據各種實施例之用於重新產生初級基準之一方法之一流程圖，諸如圖3A至圖3F中可見。在步驟502中，將一樣本裝載至一帶電粒子射束系統中，且在步驟504中，在樣本上定位一所關注區。在步驟506處，接近於所關注區產生初級基準及第一備份基準。在步驟508處，然後開始射束處理，在處理期間使用初級基準用於位置追蹤。在處理期間，方法繼續進行至步驟510，在此處，判定處理是否完成。若處理完成，則方法繼續進行至步驟526且處理終止。
若處理尚未完成，則方法繼續進行至步驟512，在此處，一影像辨識常式試圖識別當前正用於位置追蹤之基準。若當前基準係可辨識的，則可繼續使用當前基準用於位置追蹤，且方法返回至步驟508中之使用射束處理樣本。此循環可重複直至處理完成或影像辨識無法識別當前基準為止。
若在步驟512中影像辨識無法識別基準，則在步驟514中，方法以擴展影像圖框以包含備份基準繼續。在步驟516中，然後使用備份基準用於位置追蹤。在選用步驟518中，可使用(舉例而言)射束誘發 之沈積在初級基準之原始位置上方沈積材料以為替換初級基準之產生做準備。在步驟520中，產生替換初級基準。在於步驟520中重新產生替換初級基準之後，在步驟522中，收縮影像圖框以將備份基準排除在外，且在步驟524中，使用替換初級基準用於位置追蹤。
方法然後返回至步驟508中之使用射束處理樣本直至在步驟510中判定處理完成為止。可繼續射束處理、檢查當前正用於追蹤之基準係可辨識的、在先前基準不再可辨識時產生替換基準及使用替換基準用於位置追蹤之循環直至在步驟526處射束處理完成為止。
在圖2A至圖2D及圖3A至圖3F中，在任何時間皆使用兩個基準標記用於位置追蹤，兩個基準標記各自在一所關注區之一側上。基準標記、在任何時間使用之基準標記之數目或基準標記之形狀之其他配置係可能的且可係有利的。圖2A至圖2D及圖3A至圖3F中所展示之基準標記之形狀、放置及數目僅係可能配置之實例。另外，圖2A至圖2D及圖3A至圖3F中之影像圖框之形狀係作為一實例而展示，且根據各種實施例，影像圖框之其他形狀或大小係可能的。
在某些實施例中，在與先前使用之地方相同之地方(但現在不可辨識之初級基準標記位於該地方)中產生520替換初級基準標記。在另一實施例中，在產生520替換初級基準標記之前於不可辨識之初級基準標記上方沈積518材料。在其他實施例中，在不同於先前初級基準標記位於其處之位置之一位置中產生替換初級基準標記。在某些其他實施例中，在產生520替換初級基準標記之前於新位置中沈積518材料。若在不同於原始位置之一位置處產生替換初級基準標記，則在步驟522處，將影像圖框重新定大小以包含替換初級基準而將備份基準排除在外。在此情形中，針對替換初級基準之新影像圖框可具有不同於針對先前初級基準之影像圖框之一大小或形狀。
位於影像圖框外部之基準標記在位置追蹤期間在產生替換基準 標記時遭受射束曝露，然而，該等基準標記之曝露限於產生替換基準標記所需之時間。由於影像圖框外部之基準標記之有限射束曝露，因此與在射束處理期間用於位置追蹤之基準標記相比，影像圖框外部之基準標記保持可藉由影像辨識而辨識達實質上較長時間。
圖6展示用於射束誘發之沈積之一程序，諸如在圖5中之步驟518中所執行之程序。一沈積氣體604透過遞送針606被朝向樣本表面602引導。沈積氣體分子中之某些分子被吸附608於樣本表面上。所吸附沈積氣體分子608可藉由帶電粒子射束610而分解以在樣本表面602上形成一沈積612。在一樣本表面602上形成沈積之其他技術亦係可能的。
圖8係展示本發明之一實施例之一流程圖。在步驟802中，舉例而言，藉由離子射束銑削而形成一工作基準及一備份基準。在步驟804中，將一帶電粒子射束引導至工作基準以形成一影像。在步驟806中，使用工作基準之位置來判定樣本上之一位置，且在步驟806中，處理樣本。若處理完成，則處理結束。若處理未完成，則系統判定是否可準確地辨識工作基準或工作基準是否已因帶電粒子射束而降級至在手動操作中一操作者或在自動化處理期間影像辨識軟體無法精確地定位基準之位置之程度。若工作基準係不可識別的，則將備份基準成像且使用備份基準之位置作為一參考以產生一新工作基準。然後可使用新工作基準用於定位射束以供在步驟806中進一步處理樣本。可藉由圖2A至圖2D或圖3A至圖3F中所展示且以上在圖4或圖5中所闡述之程序來製備新工作基準。
在某些實施例中，在一樣本(諸如一薄板或一柱狀物)之產生期間使用上文所闡述之基準程序用於在一TEM或其他儀器上成像。根據一種用於形成一薄板之方法，在樣本中銑削兩個溝渠，從而在溝渠之間留下一薄板。由於薄板應準確地放置且應具有一精確厚度，因此在薄 板之形成期間使用工作基準間歇性地對準射束。當工作基準降級使得其無法用於獲取一準確位置時，使用備份基準來形成另一工作基準以定位新工作基準。亦即，動態基準產生在薄板產生中係有用的，且圖4、圖5或圖8中所展示之工件之處理可係形成一薄板。
在某些實施例中，在一「斷層檢視(slice-and-view)」程序期間使用基準。在此一程序中，在工件中銑削一溝渠，且使用掃描電子顯微鏡檢視通常正交於樣本表面之一所曝露壁。自所曝露壁移除一額外「斷層」，且一電子射束影像由新曝露之表面形成。重複此程序，且可組合斷層之影像以形成樣本之一區之一個三維影像。在每一斷層之前，可使用一工作基準對準射束。當工作基準被降級時，使用備份基準來定位射束以產生一新工作基準。然後使用新工作基準來產生額外斷層直至新工作基準不再可用為止，且然後產生另一新基準，程序繼續進行直至斷層檢視完成。亦即，動態基準產生在斷層檢視中係有用的，且圖4、圖5或圖8中所展示之工件之處理可係在一斷層檢視程序中形成斷層。
圖7展示用於與本發明一起使用之一種類型之一射束設備700。本發明一般而言針對於使用一離子射束之一方法，然而，本發明之方法可實施於一雙射束系統中，該雙射束系統包含一離子射束系統711及一掃描電子顯微鏡(SEM)741連同電源供應器與控制單元745，如雙射束設備700所提供。舉例而言，離子射束系統711包含具有一上部頸狀部分762之一抽空室，在上部頸狀部分762內定位有離子源714及一離子射束聚焦柱716。離子柱716包含離子源714、提取電極715、一聚焦元件717、靜電偏轉板720及一經聚焦離子射束718。經聚焦離子射束718自離子源714通過離子射束聚焦柱716及於720處示意性地指示之靜電偏轉板之間到達基板722，舉例而言，基板722包括定位於下部室726內之可移動X-Y載台725上之一樣本。
可移動X-Y載台725可較佳地在一水平平面(X及Y軸)中及垂直地(Z軸)移動。可移動X-Y載台725亦可傾斜約六十(60)度及圍繞Z軸旋轉。一門761經打開用於將基板722插入至可移動X-Y載台725上且亦用於維修一內部氣體供應貯存器(若使用一內部氣體供應貯存器的話)。該門經互鎖使得其在系統處於真空之情況下無法打開。
採用一離子泵768用於抽空上部頸狀部分762。離子泵768亦可抽空SEM柱741，或可使用一單獨泵(未展示)用於抽空SEM柱741。在真空控制器732之控制下，用渦輪分子與機械泵激系統730抽空室726。真空系統在室726內提供約1×10-7托與5×10-4托之間的一真空。若使用一蝕刻輔助氣體、一蝕刻阻滯氣體或一沈積前驅氣體，則室背景壓力可通常上升至約1×10-5托。
高電壓電源供應器將一適當加速電壓提供至離子射束聚焦柱716中之電極以用於給離子射束718供能及聚焦離子射束718。當離子射束718碰撞基板722時，材料自樣本濺射(亦即，物理噴射)。另一選擇為，經聚焦離子射束718可分解一前驅氣體以沈積一材料。
高電壓電源供應器734連接至離子源714以及離子射束聚焦柱716中之適當電極以用於形成一約1keV至60keV經聚焦離子射束718並朝向一樣本引導該經聚焦離子射束。根據由圖案產生器738提供之一規定圖案操作之偏轉控制器與放大器736耦合至靜電偏轉板720，藉此可手動或自動控制經聚焦離子射束718以在基板722之上部表面上描繪出一對應圖案。在某些系統中，偏轉板放置於最終透鏡之前，如此項技術中眾所周知。當一遮沒控制器(未展示)將一遮沒電壓施加至遮沒電極時，離子射束聚焦柱716內之射束遮沒電極(未展示)致使經聚焦離子射束718撞擊至遮沒孔隙(未展示)上而非基板722上。
源通常能夠在基板722處聚焦成一個十分之一微米寬之子射束以用於藉由離子銑削、經增強蝕刻、材料沈積而修改基板722或用於將 基板722成像之目的。
SEM柱741包含電子源752、電子源電極754、電子透鏡756、電子偏轉器760及電子物鏡758。SEM柱741之組件受SEM電源供應器與控制單元745控制。
用於偵測次級離子或電子發射之一帶電粒子偵測器740(諸如一Everhart Thornley或多通道板)連接至將驅動信號供應至視訊監視器744之一視訊電路742，視訊監視器744自一控制系統719接收偏轉信號。帶電粒子偵測器740在下部室726內之位置可在不同實施例中變化。舉例而言，一帶電粒子偵測器740可與離子射束同軸且包含用於允許離子射束通過之一孔。在其他實施例中，次級粒子可透過一最終透鏡收集且然後偏離用於收集之軸。
一微操縱器747(諸如來自德克薩斯州達拉斯市之Omniprobe公司之AutoProbe 1000TM或來自德國羅伊特林根縣之Kleindiek Nanotechnik公司之Model MM3A)可在真空室內精確地移動物件。微操縱器747可包括定位於真空室外部之精密電動馬達748以提供對定位於真空室內之一部分749之X、Y、Z及θ控制。微操縱器747可裝配有不同末端效應器以用於操縱小物件。在本文中所闡述之實施例中，末端效應器係一細探針750。
一氣體遞送系統746延伸至下部室726中用於引入一氣態蒸氣並朝向基板722引導該氣態蒸氣。受讓於本發明之受讓人的標題為「Gas Delivery Systems for Particle Beam Processing」之頒予Casella等人之美國專利第5,851,413號闡述一適合氣體遞送系統746。舉例而言，可遞送碘以增強蝕刻，或可遞送一金屬有機化合物以沈積一金屬。美國專利第5,851,413號以其全文引用方式併入本文中。此外，在以引用方式併入本文中之一參考文獻中之一術語之一定義或使用與本文中所提供之彼術語之定義不一致或相反之情況下，本文中所提供之彼術語之 定義適用且參考文獻中之彼術語之定義不適用。
控制系統719控制雙射束設備700之各種部件之操作。透過控制系統719，一使用者可透過輸入至一習用使用者介面(未展示)中之命令致使離子射束718或電子射束743以一所要方式掃描。另一選擇為，控制系統719可根據儲存於一記憶體721中之經程式化指令而控制雙射束設備700。在某些實施例中，雙射束設備700併入有影像辨識軟體(諸如可自馬薩諸塞州之納蒂克城之Cognex公司購得之軟體)以自動識別所關注區，且然後根據本發明，系統可手動或自動提取樣本。舉例而言，系統可自動定位包含多個裝置之半導體晶圓上之類似特徵並獲取不同(或相同)裝置上之彼等特徵之樣本。
雖然前述例示性實施例闡述帶電粒子射束設備，但本發明不限於以任何特定類型之硬體實施。
雖然已展示及闡述本發明之實施例，但熟習此項技術者可在不背離本發明之精神及教示之情況下對其做出修改。本文中所闡述之實施例僅為例示性且並非意欲為限制性。本文中所揭示之本發明之諸多變化及修改係可能的，且由組合、整合及/或省略本文中所揭示之實施例之特徵而產生之替代實施例亦在本發明之範疇內。在明確闡明數值範圍或限制之情況下，此等明確範圍或限制應理解為包含屬於明確闡明之範圍或限制內之相似量值之迭代範圍或限制(例如，自約1至約10包含2、3、4等；大於0.10包含0.11、0.12、0.13等)。舉例而言，每當揭示具有一下限Rl及一上限Ru之一數值範圍時，特定地揭示屬於該範圍內之任何數值。特定而言，特定地揭示在該範圍內之以下數值：R=Rl+k*(Ru-Rl)，其中k係以一1%增量自1%至100%變化之一變數，亦即，k係1%、2%、3%、4%、5%、50%、51%、52%、95%、96%、97%、98%、99%或100%。此外，亦特定地揭示由如在上文中所定義之兩個R數值定義之任何數值範圍。
以下係根據本發明之非限制性特定實施例：一第一實施例，其係一種對準用於處理之一帶電粒子射束之方法，其包括：在接近於一所關注區之一位置處產生至少一個初級基準，該至少一個初級基準可藉由影像辨識而識別；產生至少一個第一備份基準；藉由使用該至少一個初級基準來相對於該所關注區定位該帶電粒子射束而使用該射束處理該所關注區；及藉由使用該至少一個備份基準來追蹤該所關注區之位置而繼續處理該所關注區。
一第二實施例，其係第一實施例之方法，其進一步包括：產生可藉由影像辨識而識別之至少一個第二備份基準，及藉由使用該至少一個第一備份基準來追蹤該所關注區之該位置而繼續處理該所關注區。
一第三實施例，其係第一實施例之方法，其中藉由使用該至少一個備份基準來追蹤該所關注區之該位置而繼續處理該所關注區發生於該初級基準因曝露於該帶電粒子射束而降級之後。
一第四實施例，其係第二實施例之方法，其進一步包括循環地產生依序用於追蹤該所關注區之其他備份基準。
一第五實施例，其係第一實施例之方法，其進一步包括：產生一新至少一個初級基準，及藉由使用該新至少一個初級基準而繼續處理該所關注區。
一第六實施例，其係第四實施例之方法，其中新至少一個初級基準係該先前初級基準之一重新產生。
一第七實施例，其係第六實施例之方法，其中該至少一個初級基準重新產生於與其原始產生所在之位置相同之該位置處。
一第八實施例，其係第六實施例之方法，其中重新產生該至少一個初級基準包括：在接近於該所關注區之該位置上方沈積一材料層，及在接近於該所關注區之該位置處產生一新至少一個初級基準，且該新至少一個初級基準可藉由影像辨識而識別。
一第九實施例，其係第六實施例之方法，其中該新至少一個初級基準位於不同於該先前至少一個初級基準之該位置之一位置處。
一第十實施例，其係一種用於形成一薄板以用於穿透式電子檢視之方法，該方法包括：在接近於一所關注區之一位置處產生至少一個初級基準，該至少一個初級基準可藉由影像辨識而識別；產生可藉由影像辨識而識別之至少一個第一備份基準；藉由使用該至少一個初級基準來追蹤該所關注區之位置而引導一經聚焦離子射束以在該所關注區之兩側上銑削腔以形成一薄板直至該至少一個初級基準出現故障而不可藉由影像辨識而識別為止；及藉由使用該至少一個第一備份基準來追蹤該所關注區之該位置而繼續處理該所關注區。
一第十一實施例，其係第十實施例之方法，其進一步包括：產生可藉由影像辨識而識別之至少一個第二備份基準，及藉由使用該至少一個第一備份基準來追蹤該所關注區之位置而繼續處理該所關注區。
一第十二實施例，其係第十一實施例之方法，其進一步包括循環地產生依序用於追蹤該所關注區之該位置之其他備份基準。
一第十三實施例，其係第十二實施例之方法，其進一步包括自動執行產生其他備份基準之該循環直至對該所關注區之處理結束為止。
一第十四實施例，其係第十實施例之方法，其中該至少一個第 一備份基準係遠離該所關注區自該至少一個初級基準向外定位。
一第十五實施例，其係第十一實施例之方法，其中該至少一個第二備份基準係遠離該所關注區自該至少一個第一備份基準向外定位。
一第十六實施例，其係第十二實施例之方法，其中每一另一備份基準皆係遠離該所關注區自一先前基準向外定位。
一第十七實施例，其係第十實施例之方法，其進一步包括：產生一新至少一個初級基準，及藉由使用該新至少一個初級基準而繼續處理該所關注區。
一第十八實施例，其係第十七實施例之方法，其中該新至少一個初級基準係該先前至少一個初級基準之一重新產生。
一第十九實施例，其係第十八實施例之方法，其進一步包括：產生一材料沈積及在與該沈積相同之地方中產生該新至少一個初級基準。
一第二十實施例，其係第十七實施例之方法，其進一步包括循環地重複產生一新至少一個初級基準以追蹤該所關注區之該位置之該等步驟。
一第二十一實施例，其係一種用於一樣本之帶電粒子射束處理之設備，該設備包括：一樣本室，其具有一樣本載台；一或多個帶電粒子射束柱，其用於朝向該樣本引導一或若干帶電粒子射束；一程序氣體源，其用於將程序氣體引入至該樣本室中，該程序氣體用於射束誘發之蝕刻或沈積；一控制器，其用於控制帶電粒子射束系統之操作，該控制器包括用於執行電腦指令之一或多個處理器及儲存用於以下操作之指令之 非暫時性電腦記憶體：在接近於所關注區之一位置處產生至少一個初級基準，該至少一個初級基準可藉由影像辨識而識別；產生可藉由影像辨識而識別之至少一個第一備份基準；藉由使用該至少一個初級基準來追蹤該所關注區之位置而使用該帶電粒子射束處理該所關注區直至該至少一個初級基準開始出現故障而不可藉由影像辨識而識別為止；及使用該至少一個第一備份基準來產生至少另一個基準。
一第二十二實施例，其係第二十一實施例之方法，其中該非暫時性電腦記憶體儲存用於以下操作之額外指令：產生該至少另一個基準從而形成可藉由影像辨識而識別之至少一個第二備份基準，及藉由使用該至少一個第一備份基準來追蹤該所關注區之該位置而繼續處理該所關注區。
一第二十三實施例，其係第二十一實施例之方法，其中該非暫時性電腦記憶體儲存用於以下操作之額外指令：針對用於追蹤該所關注區之該位置之一先前基準循環地產生其他備份基準。
一第二十四實施例，其係第二十二實施例之方法，其中該等所儲存電腦指令包括相對於該所關注區在新位置中產生備份基準。
一第二十五實施例，其係第二十二實施例之方法，其中該等所儲存電腦指令包括在接近於該所關注區之該位置中重新產生該至少一個初級基準。
術語「視情況」相對於一請求項之任何元素之使用意欲意指需要或(另一選擇為)不需要標的元素。兩種替代形式皆意欲在請求項之範疇內。使用術語「可(may)」來引入本發明之實施例之特徵(例如，「在一實施例中，構件可連接至一輪齒」)意欲意指陳述該等特徵之實施例視為在本發明之範疇內且此等實施例應解釋為由說明書明確地 陳述。然而，使用術語「可(may)」來引入實施例之特徵並非指示未陳述該等特徵之實施例視為在本發明之範疇外。此外，儘管實施例之各種特徵係以複數形式進行闡述(例如，附接表面、局域化有吸引力站點等)，但單獨地或結合其他特徵之單個或複數個例項一起具有該等特徵之單個例項之實施例(例如，一個附接表面、一個局域化有吸引力站點等)亦預期在本發明之範疇內，除非另有明確指示。諸如「包括」、「包含」、「具有」等廣義術語之使用應理解為為諸如「由...組成」、「基本上由...組成」、「實質上由...構成」等狹義術語提供支持。
儘管已詳細闡述本發明及其優點，但應理解，可在不背離如由隨附申請專利範圍界定之本發明之精神及範疇之情況下對本文中所闡述之實施例做出各種改變、替代及更改。此外，本申請案之範疇並非意欲限於本說明書中所闡述之程序、機器、製品、物質組成、手段、方法及步驟之特定實施例。熟習此項技術者根據本發明之揭示內容將易於瞭解，根據本發明可利用當前存在或稍後將開發的執行與本文中所闡述之對應實施例實質上相同之功能或達成與本文中所闡述之對應實施例實質上相同之結果之程序、機器、製品、物質組成、手段、方法或步驟。因此，隨附申請專利範圍意欲將此等程序、機器、製品、物質組成、手段、方法或步驟包含在其範疇內。
因此，保護之範疇不受以上陳述之說明限制而僅受以下申請專利範圍限制，彼範疇包含申請專利範圍之標的物之所有等效物。每一及每個請求項皆作為本發明之一實施例併入至說明書中。因此，申請專利範圍係一進一步說明且係對本發明之實施例之一補充。實施方式中對一參考文獻之論述並非承認其為本發明之先前技術，尤其係可具有在本申請案之優先權日期之後的一公開日期之任何參考文獻。
202:影像圖框/經擴展影像圖框
204:所關注區
206:第一組初級基準/初級基準/損壞之初級基準
208:第一組備份基準/備份基準
216:第二組備份基準

Claims (21)

  1. 一種對準用於處理之一帶電粒子射束之方法，其包括：在接近於一所關注區之一位置處產生至少一個初級基準，該至少一個初級基準可藉由影像辨識而識別；產生至少一個第一備份基準；藉由使用該至少一個初級基準來相對於該所關注區定位該帶電粒子射束而使用該射束處理該所關注區；及藉由使用該至少一個備份基準來追蹤該所關注區之位置而繼續處理該所關注區。
  2. 如請求項1之方法，其進一步包括：產生可藉由影像辨識而識別之至少一個第二備份基準，及藉由使用該至少一個第一備份基準來追蹤該所關注區之該位置而繼續處理該所關注區。
  3. 如請求項1之方法，其中藉由使用該至少一個備份基準來追蹤該所關注區之該位置而繼續處理該所關注區發生於該初級基準因曝露於該帶電粒子射束而降級之後。
  4. 如請求項2之方法，其進一步包括循環地產生依序用於追蹤該所關注區之其他備份基準。
  5. 如請求項1之方法，其進一步包括：產生一新至少一個初級基準，及藉由使用該新至少一個初級基準而繼續處理該所關注區。
  6. 如請求項5之方法，其中該新至少一個初級基準係該至少一個初級基準在與其原始產生所在之位置相同之該位置中之一重新產生。
  7. 如請求項6之方法，其中重新產生該至少一個初級基準包括：在接近於該所關注區之該位置上方沈積一材料層，及在接近於該 所關注區之該位置處產生一新至少一個初級基準，且該新至少一個初級基準可藉由影像辨識而識別。
  8. 如請求項5之方法，其中該新至少一個初級基準位於不同於該至少一個初級基準之該位置之一位置處。
  9. 一種用於形成一薄板以用於穿透式電子檢視之方法，該方法包括：在接近於一所關注區之一位置處產生至少一個初級基準，該至少一個初級基準可藉由影像辨識而識別；產生可藉由影像辨識而識別之至少一個第一備份基準；藉由使用該至少一個初級基準來追蹤該所關注區之該位置而引導一經聚焦離子射束以在該所關注區之兩側上銑削腔以形成一薄板直至該至少一個初級基準開始出現故障而無法藉由影像辨識而識別為止；及藉由使用該至少一個第一備份基準來追蹤該所關注區之該位置而繼續處理該所關注區。
  10. 如請求項9之方法，其進一步包括：產生可藉由影像辨識而識別之至少一個第二備份基準，及藉由使用該至少一個第一備份基準來追蹤該所關注區之位置而繼續處理該所關注區。
  11. 如請求項10之方法，其進一步包括循環地產生依序用於追蹤該所關注區之該位置之其他備份基準。
  12. 如請求項11之方法，其進一步包括自動執行產生其他備份基準之該循環直至對該所關注區之處理結束為止。
  13. 如請求項11之方法，其中該至少一個第一、第二或其他備份基準係遠離該所關注區自該至少一個初級基準向外定位。
  14. 如請求項9之方法，其進一步包括：產生一新至少一個初級基準，及藉由使用該新至少一個初級基準而繼續處理該所關注 區。
  15. 如請求項14之方法，其中藉由以下操作而產生該新至少一個初級基準：重新產生該至少一個初級基準，或者產生一材料沈積並在與該沈積相同之地方中產生該新至少一個初級基準。
  16. 如請求項14之方法，其進一步包括循環地重複產生一新至少一個初級基準以追蹤該所關注區之該位置。
  17. 一種用於一樣本之帶電粒子射束處理之設備，該設備包括：一樣本室，其具有一樣本載台；一或多個帶電粒子射束柱，其用於朝向該樣本引導一或若干帶電粒子射束；一程序氣體源，其用於將程序氣體引入至該樣本室中，該程序氣體用於射束誘發之蝕刻或沈積；一控制器，其用於控制帶電粒子射束系統之操作，該控制器包括用於執行指令之一或多個處理器及儲存該等指令之非暫時性電腦記憶體以執行以下操作：在接近於所關注區之一位置處產生至少一個初級基準，該至少一個初級基準可藉由影像辨識而識別；產生可藉由影像辨識而識別之至少一個第一備份基準；藉由使用該至少一個初級基準來追蹤該所關注區之位置而使用該帶電粒子射束處理該所關注區直至該至少一個初級基準開始出現故障而不可藉由影像辨識而識別；及使用該至少一個第一備份基準來產生至少另一個基準。
  18. 如請求項17之設備，其中該非暫時性電腦記憶體儲存用於以下操作之額外指令：產生該至少另一個基準從而形成可藉由影像辨識而識別之至少一個第二備份基準，及藉由使用該至少一個第一備份基準來追蹤該所關注區之位置而繼續處理該所關注 區。
  19. 如請求項17之設備，其中該非暫時性電腦記憶體儲存用於以下操作之額外指令：針對用於追蹤該所關注區之該位置之一先前基準循環地產生其他備份基準。
  20. 如請求項18之設備，其中該等指令包括相對於該所關注區在新位置中產生備份基準。
  21. 如請求項18之設備，其中該等指令包括在接近於該所關注區之該位置中重新產生該至少一個初級基準。
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