用于局部區域導航的高精確度射束放置制造技術

本發明專利技術涉及用于局部區域導航的高精確度射束放置。描述了在半導體芯片制造領域中用于局部區域導航的高精確度射束放置的改進的方法。本發明專利技術的優選實施例還可以被用于迅速導航到存儲器陣列或類似結構中的一個單個位單元，以便例如表征或校正該單獨位單元中的缺陷。使用高分辨率掃描來（沿著X軸和Y軸中的任一個）掃描陣列的一個邊緣上的單元“帶”以定位包含期望單元的行，之后是沿著所定位的行（在剩下的方向上）的類似高速掃描直到到達期望的單元位置為止。這允許使用圖案識別工具來自動對導航到期望單元所必需的單元“計數”，而不用花費對整個陣列成像所需的大量時間。

【技術實現步驟摘要】
用于局部區域導航的高精確度射束放置
本專利技術涉及粒子束系統中的工作臺（stage）導航和射束放置，并且特別地涉及使用由FIB或SEM裝置進行的高分辨率圖像的獲取的到樣本表面上的感興趣位點的高精確度局部區域導航。
技術介紹
諸如集成電路制造的半導體制造通常伴隨有光刻法的使用。用在被暴露于輻射時改變可溶性的諸如光致抗蝕劑的材料來涂敷正在其上面形成電路的半導體襯底（通常為硅晶片）。位于輻射源與半導體襯底之間的諸如掩模或中間掩模的平版印刷工具投射陰影以控制襯底的哪些區域將被暴露于輻射。在暴露之后，從已暴露或未暴露區域去除光致抗蝕劑，在晶片上留下圖案化光致抗蝕劑層，其在后續的蝕刻或擴散過程期間保護晶片的各部分。光刻法過程允許在每個晶片上形成常常也稱為“芯片”的多個集成電路器件或機電器件。然后將晶片切割成單獨的管芯，每個管芯都包括單個集成電路器件或機電器件。最后，這些管芯經受附加操作并被封裝到單獨的集成電路芯片或機電器件中。在制造過程期間，暴露和焦點的變化要求連續地監視或測量由平版印刷過程顯影的圖案以確定圖案的尺寸是否在可接受范圍內。常常稱為過程控制的此類監視的重要性隨著圖案尺寸變小而顯著地增加，尤其是隨著最小特征尺寸接近平版印刷過程可獲得的分辨率的極限。為了實現更高的器件密度，要求越來越小的特征尺寸。這可以包括互聯線的寬度和間距、接觸孔的間距和直徑以及諸如各種特征的拐角（corner）和邊緣的表面幾何結構。結果，表面特征的仔細監視變得越來越重要。隨著設計規則的縮小，用于處理中的誤差的裕度變小。與設計尺度的甚至小的偏差可能不利地影響完成的半導體器件的性能。因此，半導體客戶要求高精確度射束放置以對諸如存儲器陣列中的單個位誤差或用于電路修正的位置之類的特征進行定位。射束移位導航系統遭受樣本漂移、位移的非線性性，并且通常在視場方面受到限制。在粒子束系統上使用的典型樣本工作臺僅僅精確到±1-2μm。在沒有高精確度工作臺（類似于激光編碼工作臺）的情況下，不可能以100nm或以下的精確度將該工作臺直接驅動至感興趣的位置。激光器工作臺可以具有用于100nm精確度的能力，但是是昂貴的，并且限制系統靈活性，因為該工作臺通常不能傾斜，從而損失功能。此外，期望的是在約30nm的精確度內驅動樣本工作臺，其甚至超過典型激光器工作臺的能力。在典型的存儲器陣列中，通常期望導航到該陣列中的一個單個位單元，以便例如表征或校正該單獨位單元中的缺陷。典型的位單元的尺寸可能為約50nm，而整個陣列可能具有100μm×100μm的區域。導航到單獨的單元當前通過人工地緩慢移動工作臺并且人工地對單元進行計數直到到達期望的位置為止來完成。這樣的人工過程花費多達10分鐘來驅動到特定單元。例如使用圖案（pattern）識別來自動對單元進行計數的自動導航將要求以足夠將特征分辨降至單元尺寸（在該示例中降至50nm）的分辨率來對該陣列進行成像。為了具有足夠的分辨率來可靠地對50nm的單元執行圖案識別，該陣列優選地要以至少16K（可能高達64K或甚至更高）的分辨率而被成像。100μm×100μm陣列的這樣的高分辨率掃描（64K）（以500ns的停留時間）將花費大約34分鐘。因此，仍存在對一種用于到半導體表面上的局部區域內的感興趣位點的高精確度導航的改進方法的需要，其將允許以超過樣本工作臺的位置精確度的精確度的射束放置。還存在對在不需要人工計數的情況下允許到陣列中的單個位的迅速導航的高精確度導航的改進方法的需要。此外，存在對此類改進的方法適合于完全或部分自動化的需要。
技術實現思路
因此，本專利技術的目的是提供一種用于到半導體表面上的局部區域內的感興趣位點的高精確度導航的改進的方法，特別是在諸如FIB或SEM的粒子束系統中。本專利技術舉例說明一種其中倘若在局部區域內存在具有到目標位點的已知坐標關系的可見參考標記則使用成像/圖案化技術有可能進行到局部區域內（例如側面上的200μm）的感興趣位點的高精確度導航的方法。首先獲取約4096像素寬的目標區域的高分辨率圖像。兩個或更多對準特征位于目標區域附近。用CAD多邊形將感興趣的區域覆蓋到圖像上。利用數字變焦來精確地對對準點進行定位并執行兩個或三個點CAD多邊形重新配準。一旦已經適當地對準了圖像和坐標系，則能夠經由一個或多個傳遞（transfer）基準將該對準傳遞至樣本本身。選擇感興趣特征附近的樣本上的一個或多個可容易識別的特征并記錄（多個）傳遞基準與感興趣特征之間的偏移。然后能夠基于坐標系對準以更小得多的視場對樣本進行重新成像。一旦在第二圖像中識別了傳遞基準，則可以使用記錄的偏移來對感興趣特征進行定位并準確地安置粒子束。根據本專利技術的優選實施例，大的區域、高分辨率掃描、數字變焦和圖像到理想化坐標系的配準的組合使得能夠在不依賴于工作臺移動的情況下在局部區域周圍實現導航。一旦獲取了圖像，則任何樣本或射束漂移將不影響對準。本專利技術的優選實施例還可以被用于迅速導航到存儲器陣列或類似結構中的一個單個位單元，以便例如表征或校正該單獨位單元中的缺陷。使用高分辨率掃描，不是掃描整個陣列，而是作為代替僅（沿著X軸和Y軸中的任一個）掃描陣列的一個邊緣上的單元“帶”以定位包含期望單元的行，之后是沿著所定位的行（在剩下的方向上）的類似高速掃描直到到達期望的單元位置為止。這允許使用圖案識別工具來自動對導航到期望單元所必需的單元“計數”，而不用花費對整個陣列成像所需的大量時間。使用本專利技術的優選實施例，與某些現有技術方法的多于30分鐘相比，單個位單元通常可以在小于5分鐘內被自動定位。前述內容已相當廣泛地概述了本專利技術的特征和技術優點，以便可以更透徹地理解隨后的本專利技術的詳細說明。下面將描述本專利技術的附加特征和優點。本領域的技術人員應認識到可以容易地利用所公開的概念和特定實施例作為用于修改或設計用于執行本專利技術的相同目的的其它結構的基礎。本領域的技術人員還應實現的是此類等效構造不脫離如所附權利要求所闡述的本專利技術的精神和范圍。附圖說明為了更完全地理解本專利技術及其優點，現在對結合附圖進行的以下描述進行參考，在附圖中。圖1是示出根據本專利技術的優選實施例的用于利用無工作臺導航的局部區域導航的高精確度射束放置的步驟的流程圖。圖2示出根據本專利技術的優選實施例的包括將在初始圖像/CAD覆蓋圖配準中使用的目標和對準特征的樣本的圖像。圖3示出具有覆蓋圖的圖2的圖像，該覆蓋圖示出由被疊加在圖像上的CAD數據制備的CAD多邊形。圖4示出使用數字變焦的較高放大倍率下的圖3的圖像和CAD覆蓋圖。圖5示出圖4的圖像，其中，已經選擇了CAD覆蓋圖中的第一點和圖像中的相應特征以用于圖像和CAD覆蓋圖的配準。圖6示出圖4的圖像，其中，已經選擇了CAD覆蓋圖中的第二點和圖像中的相應特征以用于圖像和CAD覆蓋圖的配準。圖7示出圖4的圖像，其中，已經選擇了CAD覆蓋圖中的第三點和圖像中的相應特征以用于圖像和CAD覆蓋圖的配準。圖8示出已經完成3點配準之后的圖像和CAD覆蓋圖。圖9示出根據本專利技術的第二帶電粒子束圖像，其中，該圖像具有較小的視場并包括能夠被用作傳遞基準的至少一個特征和感興趣特征的位置。圖10示出根據本專利技術的帶電粒子束圖像，其中，已經在感興趣特征的位置周圍對基準框架進行研磨。圖11是示出根據本專利技術的優選實施例本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于到樣本表面上的單元陣列內的具有已知單元地址X、Y的感興趣特征的高精確度射束放置和導航的方法，包括：將樣本加載到粒子束系統中；導航到包含感興趣特征的陣列的部分；在樣本表面上在所估計的感興趣特征的位置附近的位置處形成至少一個基準；獲得沿著該陣列的邊緣的邊緣帶的圖像，所述邊緣帶圖像具有足夠高的分辨率使得像素尺寸小于該陣列中的單元的最小重復尺度的一半，并且所述邊緣帶圖像在長度上為至少X個單元并且顯著小于第一圖像中的視場；分析圖像數據來沿著該陣列的邊緣自動計數X個單元以便確定包含感興趣特征的期望行的位置；獲得沿著所述期望行的行帶圖像，所述行帶圖像具有足夠高的分辨率使得像素尺寸小于該陣列中的單元的最小重復尺度的一半，并且所述行帶圖像在長度上為至少Y個單元并且顯著小于第一圖像中的視場，并且所述行帶圖像包括至少一個基準和感興趣特征；分析圖像數據來沿著所述期望行自動計數Y個單元以便確定包含感興趣特征的單元地址X、Y的位置；以及確定至少一個基準和包含感興趣特征的單元地址X、Y的位置之間的偏移。

【技術特征摘要】
2011.06.08 US 61/4948281.一種用于到樣本表面上的單元陣列內的具有已知單元地址X、Y的感興趣特征的高精確度射束放置和導航的方法，包括：將樣本加載到粒子束系統中；導航到包含感興趣特征的陣列的部分；用帶電粒子束掃描含有所述感興趣特征的所述樣本的表面，由此獲得具有大于所述陣列中的單元的最大特征尺度的圖像像素尺寸的所述陣列的第一圖像；在樣本表面上在所估計的感興趣特征的位置附近的位置處形成至少一個基準；其特征在于：用所述帶電粒子束沿著所述陣列的邊緣掃描邊緣帶，由此獲得邊緣帶圖像，所述邊緣帶圖像具有足夠高的分辨率使得像素尺寸小于該陣列中的單元的最小重復尺度的一半，并且所述邊緣帶圖像在長度上為至少X個單元并且顯著小于第一圖像中的視場；分析圖像數據來沿著該陣列的邊緣自動計數X個單元以便確定包含感興趣特征的期望行的位置；用所述帶電粒子束沿著所述陣列的期望的行掃描行帶，由此獲得沿著所述期望的行的行帶圖像，所述行帶圖像具有足夠高的分辨率使得像素尺寸小于該陣列中的單元的最小重復尺度的一半，并且所述行帶圖像在長度上為至少Y個單元并且顯著小于第一圖像中的視場，并且所述行帶圖像包括至少一個基準和感興趣特征；分析圖像數據來沿著所述期望行自動計數Y個單元以便確定包含感興趣特征的單元地址X、Y的位置；以及確定至少一個基準和包含感興趣特征的單元地址X、Y的位置之間的偏移。2.根據權利要求1所述的方法，其中在樣本表面上形成至少一個基準包括通過聚焦離子束濺射、利用離子束的表面著色、帶電粒子束誘導氣體輔助蝕刻、或帶電粒子束誘導氣體輔助沉積中的至少一個來在樣本表面上形成至少一個基準。3.根據權利要求1所述的方法，還包括：在自動計數X個單元以便確定包含感興趣特征的期望行的位置的步驟之后，確定第一基準和期望行之間的偏移。4.根據權利要求1所述的方法，還包括：在確定基準和包含感興趣特征的單元地址X、Y的位置之間的偏移之后，使用較小的視場來對所述樣本重新成像，所述較小的視場包括基準和單元地址X、Y的位置，并且使用先前確定的所述基準和單元地址X、Y之間的偏移來在具有較小視場的圖像中定位單元地址X、Y。5.根據權利要求1所述的方法，還包括：在確定單元地址X、Y的位置之后，以及在確定基準和單元地址X、Y的位置之間的偏移的步驟之前，通過重復下述步驟來補償系統漂移：獲得邊緣帶的圖像；沿著該陣列的邊緣自動計數X個單元以便確定包含感興趣特征的期望行的位置；獲得沿著該期望行的行帶圖像；以及沿著該期望行自動計數Y個單元以便確定包含感興趣特征的單元地址X、Y的位置。6.根據權利要求1至5中的任一項所述的方法，還包括：在確定基準和單元地址X、Y的位置之間的偏移之后，移動工作臺或者改變焦點或視場；對該陣列的至少一部分重新成像；在該陣列的至少一部分的圖像中識別所述至少一個基準；以及根據所確定的偏移來確...

【專利技術屬性】
技術研發人員：RL瓦肖爾，RJ楊，C呂，PD卡爾森，
申請(專利權)人：FEI公司，
類型：發明
國別省市：