用于优化通过被构形的孔形成的带电粒子束的方法技术

公开了用于优化通过被构形的孔形成的带电粒子束的方法。用于带电粒子束处理的方法包括：从离子源发射离子；将离子形成为离子束；引导离子束通过光学镜筒，光学镜筒具有沿着光轴定位的光学部件；引导离子束通过基准孔，以形成具有基准束电流和基准束形状的基准束；调节光学部件以在工件表面处提供想要的基准束轮廓；以及通过替代通过基准孔而引导离子束通过工作孔以形成工作束，从而处理工件，工作束具有工作束电流和在工件表面上的工作束形状，工作束电流大于基准束电流，工作束形状与基准束形状不同；其中基准束轮廓包括沿着第一方向的边沿轮廓，并且工作束具有沿着相同方向的相同边沿轮廓，由此提供更高电流的工作束以与基准束相比更快地处理工件，同时在至少一个方向上提供与基准束的边沿锐度类似的边沿锐度。描述了用于执行所述方法的装置。

Method for optimizing a charged particle beam formed by a shaped aperture

A method for optimizing a charged particle beam formed through a shaped aperture is disclosed. For charged particle beam processing method comprises: transmitting ions from the ion source for ion beam; ion formation; lead ion beam through the optical lens, optical lens with optical components along the optical axis positioning; guided ion beam through the reference hole, a reference beam is formed by the reference beam current and the reference beam shape; to adjust the optical components provide reference to beam profile on the surface of the workpiece; and by replacing the reference hole and guide by ion beam through holes to form a working beam, thus the workpiece, work work beam with beam current and beam on the surface of the work in the shape of the workpiece, the working current is greater than the reference beam beam current, beam and reference beam shape shape work different edge contour; the reference beam including the contour along a first direction, and beam has the same edge contour along the same direction, A higher current work beam is thus provided to process the workpiece faster than the reference beam, while providing edge sharpness similar to the edge sharpness of the reference beam in at least one direction. A device for performing the method is described.

【技术实现步骤摘要】
用于优化通过被构形的孔形成的带电粒子束的方法
本专利技术涉及优化用于精确铣削应用的被构形的束(诸如电子束，离子束或者激光束)的方法。专利技术背景带电粒子束、激光束以及中性粒子束被使用在各种各样的微加工应用(诸如半导体线路和微机电组件的加工)中。术语“微加工”被使用以包括创建和更改具有几十微米或者更小的尺寸的结构，包括纳米加工处理。“处理”样本是指在该样本上进行结构的微加工。在带电粒子束系统(诸如电子显微镜或聚焦离子束(FIB)系统)中，源(source)生成带电粒子，带电粒子然后被由光学镜筒(opticalcolumn)聚焦成束，并且被引导到要被成像和/或处理的目标表面上。在镜筒中，该束可以被偏转以使其在目标表面上环绕移动。随着越来越小的结构被加工，必要的是更精确地对束进行引导。要求准确的束定位的半导体制造的一个方面是用于透射电子显微镜的薄样本的提取。这样的样本被用于监测半导体加工处理。在一些已知为切片和查看应用的应用中，被称为薄层的“切片”或者薄的、垂直的样本被从工件的表面铣削出来。提取薄层以留下要由例如透射电子显微镜(“TEM”)成像的暴露的横截面表面。为了获得尽可能平坦且垂直的横截面表面，要求来自于束的干净、精细的切割。典型地，响应于所存储的程序、图案生成器或用以执行特定处理的操作者指令，束控制器使用束控制器坐标系统，将束引导到特定的坐标或者沿着特定的路径引导束。理想地，束会聚在工件或者目标样品的平面中。然而，如果系统未被校准，则束可能在样本平面之前或之后会聚，引起束未被聚焦。另外，束可能显现出共点(stigmatic)效应。此外，在样品的轴和束的扫描轴之间可能存在旋转失准。或者，在各束轴之间也可能存在非正交关系。进一步地，扫描增益可能在正交的扫描方向中的每个上是不同的，从而在一个方向上图像呈现为“被拉伸”。扫描的束系统因此必须被校准以消除或者至少最小化这些误差。为了克服这些问题，束系统将典型地提供控制元件以实现校准。例如，可以提供静电透镜系统，以引起束会聚在正确的聚焦处并且可以提供象散校正装置以针对象散校正效应进行调节。对于其中使用带电粒子束来从目标的表面铣削材料的精确处理处理而言，铣削速度与束电流粗略地成比例。例如，当想要快速地去除材料时，更高的束电流是优选的。然而，使用更高的电流的束更不精确，并且典型地造成损坏的或者不想要的样本。因此，更低的束电流已经被用于更精确处理应用中。与具有更高电流的束相比，具有更低的束电流(也就是，更少的带电粒子(每秒))的束典型地能够被聚焦为更小的大小。例如，具有更低电流的小的束更精确，并且造成对于样本的更少的不想要的损坏。例如，参见Gerlach等人的题为“ShapedAndLowDensityFocusedIonBeams”的美国专利No.6,949,756，该专利被受让给本专利技术受让人，被通过引用而合并于此。然而，使用更低电流的束降低材料去除的速度，并且造成更长的处理时间。日益增加地更想要的是减少处理时间。非圆形的或者“被构形的”束已经被开发以便增加铣削速度。可以生成如下的被构形的束：具有用于切除材料的笔直边沿，并且同时使它们的束斑形状具有如下的大小：该大小具有足够的束电流以用于快速地去除材料。例如，参见Gerlach等人的题为“AngularApertureShapedBeamSystemAndMethod”的美国专利No.6,977,386，该专利被受让给本专利技术受让人，被通过引用而合并于此。在一些系统中，束由定位在光学镜筒内的孔板构形，孔板具有一个或多个可选择的束限定孔(BDA)，束经一个或多个可选择的束限定孔而通过。BDA典型地是金属条中的开口，其意图阻断离轴的带电粒子并且使用于形成束的带电粒子通过。在金属条中典型地存在若干个BDA或者开口，并且可以取决于应用而通过移动该条而切换孔，从而在束的路径中定位有不同大小和/或形状的开口。例如，具有想要的被在几何形状上构形的斑的束是通过典型地设置在带电粒子镜筒中的一个或多个透镜之间的构形孔来形成的。为了实现校准，控制元件可以包括两透镜聚焦镜筒，其中第一透镜在第二透镜的平面处或者附近形成束的图像，并且第二透镜在目标平面上形成构形的孔的图像。束镜筒中的透镜和其它“光学”元件(即，象散校正装置)可以使用静电场或者磁场，以使束沿着光轴对准并且将束聚焦到目标平面上。对于束而言重要的是准确地聚焦并且被针对像差进行补偿。典型地，使用来自具有已经被输入并且存储在程序中的值的表的用于光学元件(诸如透镜和象散校正装置)的已知的值、或者通过基于想要的电流的操作者指令来对束进行聚焦和对准。例如，图1A和图1B示出用于130pA的圆形束的斑烧蚀阵列(spotburnarray)。图A1示出斑烧蚀阵列100，其中第二透镜聚焦以从顶部到底部且从左到右的蛇形方式变化。基于自动聚焦使用图像锐度例程对束进行优化，从而中心斑102接近最优。图1B示出斑烧蚀阵列104，其中象散校正(stigmation)沿着X和Y方向变化。基于象散校正使用图像锐度例程对束进行优化，从而中心斑106接近最优。然而，难以预测针对如图2A和图2B中图解的被构形的束的最佳聚焦和象散校正装置设置，图2A和图2B示出用于利用椭圆形孔形成的420pA的被构形的束的斑烧蚀阵列。图2A示出斑烧蚀阵列108，其中第二透镜聚焦以从顶部到底部且从左到右的蛇形方式变化。基于在其对应的圆形束上的自动聚焦使用图像锐度例程对束进行优化，从而中心斑110接近最优。图2B示出斑烧蚀阵列112，其中象散校正沿着X和Y方向改变。基于在其对应的圆形束上象散校正使用图像锐度例程对束进行优化，使得中心斑114接近最优。然而，如可以在图2A和图2B中看到那样，最优的斑110、114并不是椭圆形的而是更平坦。这是因为应用到椭圆形束(或者其它的被构形的束)的自动聚焦/象散校正例程将典型地寻求获得最圆的束。然而，最圆的被构形的椭圆形束对于铣削而言是次优的。需要的是用于优化具有锐利边沿以实现干净且精细的铣削操作同时具有用于快速处理的高电流的被构形的束的方法和系统。
技术实现思路
本专利技术提供一种用于优化被构形的束的方法，该被构形的束具有用于进行足够精确的切割的锐利边沿以及用于更快的处理的高束电流。沿着光学镜筒引导离子束通过基准孔以形成具有优选的形状和关联的基准电流的基准束。基准束与光学镜筒轴对准，并且被使用光学镜筒内的光学部件的所选择的参数聚焦到目标平面上从而基准束具有带有锐利边沿的轮廓。然后将离子束引导通过工作孔以形成用于使用在处理应用中的工作束。工作束具有与基准束不同的形状以及比基准电流更高的关联的工作电流。使用被用于对准和聚焦基准束的所选择的光学部件参数来将工作束与光学镜筒的轴对准并且聚焦到目标平面上。这产生具有如下的轮廓但是具有更高电流的工作束：所述轮廓具有实质上与由基准束产生的锐利边沿对应的至少一个锐利边沿。基准孔和工作孔具有产生锐利边沿的至少一个对应的尺寸。在优选的实施例中，基准孔是圆形的并且具有沿着轴延伸的直径。工作孔具有带有小直径的形状(诸如椭圆形)，其沿着具有与基准孔轴相同的对准的轴延伸。优选地，基准孔的直径实质上类似于工作孔的小直径，以产生具有与基准束的锐利边沿对应的锐利边沿的工作束，但是工作孔的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于工件的带电粒子束处理的方法，包括：从离子源发射离子；将离子形成为离子束；引导离子束通过光学镜筒，光学镜筒具有沿着光轴定位的光学部件；引导离子束通过基准孔，以形成具有基准束电流和基准束形状的基准束；调节光学部件以在工件表面处提供想要的基准束轮廓；通过替代通过基准孔而引导离子束通过工作孔以形成工作束，从而处理工件，工作束具有工作束电流和在工件表面上的工作束形状，工作束电流大于基准束电流，工作束形状与基准束形状不同；以及其中基准束轮廓包括沿着第一方向的边沿轮廓，并且工作束具有沿着相同方向的相同边沿轮廓，由此提供更高电流的工作束以与基准束相比更快地处理工件，同时在至少一个方向上提供与基准束的边沿锐度类似的边沿锐度。

【技术特征摘要】
2015.10.30 US 62/249012;2015.12.28 US 14/9811641.一种用于工件的带电粒子束处理的方法，包括：从离子源发射离子；将离子形成为离子束；引导离子束通过光学镜筒，光学镜筒具有沿着光轴定位的光学部件；引导离子束通过基准孔，以形成具有基准束电流和基准束形状的基准束；调节光学部件以在工件表面处提供想要的基准束轮廓；通过替代通过基准孔而引导离子束通过工作孔以形成工作束，从而处理工件，工作束具有工作束电流和在工件表面上的工作束形状，工作束电流大于基准束电流，工作束形状与基准束形状不同；以及其中基准束轮廓包括沿着第一方向的边沿轮廓，并且工作束具有沿着相同方向的相同边沿轮廓，由此提供更高电流的工作束以与基准束相比更快地处理工件，同时在至少一个方向上提供与基准束的边沿锐度类似的边沿锐度。2.根据权利要求1所述的方法，其中基准孔是圆形的，并且工作孔不是圆形的。3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中基准孔是圆形的，并且工作孔是椭圆形的，椭圆形的短轴具有与圆形孔的直径相同的尺寸。4.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中工作孔是矩形的或者半圆形的。5.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中调节光学部件以在工件表面处提供想要的基准束轮廓包括聚焦和减少基准束的象散校正。6.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中光学部件包括第一透镜，第二透镜以及象散校正装置，并且调节光学部件以在工件表面处提供想要的基准束轮廓包括设置第一透镜和第二透镜的聚焦以及调节象散校正装置以减少基准束的...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·斯温福德，M·马佐斯，D·W·塔格尔，W·M·施泰因哈德特，
申请(专利权)人：FEI公司，
类型：发明
国别省市：美国,US