离子束去层系统和方法以及用于其的终点监测系统和方法技术方案

描述了离子束去层系统和方法以及用于其的终点监测系统和方法的多个实施方案。在一个实施方案中，描述了一种用于监测用于未知异质分层样品的离子束去层过程的方法，所述方法包括：将所述样品接地以允许电流从所述样品流动，所述流动至少部分地由于所述离子束去层过程；使用所述离子束来铣销所述样品的当前暴露的层，当所述当前暴露的层被铣销时，从而导致给定的可测量的电流从所述样品流动，其中所述给定的可测量的电流指示所述当前暴露的层的暴露的表面材料成分；在所述铣销期间检测所述可测量的电流的可测量的改变作为对应的暴露的表面材料成分改变的表示；以及将所述可测量的改变与所述样品的新暴露的层相关联。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】离子束去层系统和方法以及用于其的终点监测系统和方法相关申请本申请是一件国际专利申请，该国际专利申请要求享有2019年1月22日提交的并且题为“IONBEAMDELAYERINGSYSTEMANDMETHOD,ANDENDPOINTMONITORINGSYSTEMANDMETHODTHEREFOR”的、序列号为62/795,369的美国临时专利申请的优先权的权益，所述美国临时专利申请的公开内容通过引用方式被完全并入本文。
本公开内容涉及离子束铣销，并且具体地，涉及离子束去层系统和方法以及用于其的终点监测系统和方法。
技术介绍
移除诸如半导体芯片的样品中的层涉及移除集成电路——其例如包含金属和电介质——的非常少量的并且非常薄的层，以便以精确并且受控的方式显露下面的电路系统(circuitry)。离子束铣销是一种用来对这样的样品进行去层的方法。通常，离子束铣销机可以被用于半导体工业中的各种其他目的，诸如薄膜沉积或表面改性或活化。使用具有活性气体和/或非活性气体的离子束源，源气体被电离，并且正离子被提取并且被加速朝向存在于真空腔室中的可旋转的冷却台上的样品。可以为了离子对样品的表面的期望的影响而调整样品台的角度。存在本领域已知的各种离子铣销系统，诸如聚焦离子束铣销(FIB)系统和宽离子束铣销(BIB)系统。在BIB铣销系统中，样品的层被掩蔽；当样品被暴露于束时，在不受掩模保护的大面积上移除材料。铣销面积以厘米为单位来测量。移除的材料在性质上通常是同质的(homogenous)(单一材料或单一化合物的层被铣销直到被移除)。BIB铣销机已经被限制于移除同质材料的层，因为对于给定的同质层移除速率被维持恒定，直到到达下一个层。在FIB铣销系统中，更聚焦的离子束被生成(通常仅覆盖被铣销的表面的一部分)，并且因此涉及通过穿过线圈(和静电透镜)系统施加电磁能来使聚焦离子束在样品表面上进行光栅扫描，以实现其完全去层。在两种情况下，离子束枪是固定的，但是样品可以被旋转和倾斜到不同的角度。在材料移除应用中，宽离子束被射向样品，以便以非选择性的方式移除样品材料。通常，那时掩模被预先施加到样品或掩模材料按预定的图案预先沉积在样品上。已知的系统旨在非选择性地移除样品的同质材料层，而不侵蚀掩模或掩模下面的样品，以便于IC上的结构的创建。样品的角度可以被调整以最大化对大体同质的材料层的移除速率。通常，终点检测系统也可以被用来检测何时大体同质的材料层已经被大体移除并且来自后续层的材料正被移除，就在这时停止移除。在本领域中经常使用的一种用于终点检测的方法是二次离子质谱法(SecondaryIonMassSpectroscopy，SIMS)。然而，诸如SIMS的终点检测方法具有许多缺点。例如，在离子束铣销中，大量的提取的材料颗粒具有产生嘈杂的SIMS测量结果的影响。在此场景下，有效地使用SIMS用于终点检测则是具有挑战性的。提供此背景信息是为了表明申请人认为可能相关的信息。不一定要承认、也不应解释为：任何前述信息构成现有技术或形成相关领域的公知常识的一部分。
技术实现思路
以下呈现了本文所描述的一般专利技术构思的简化总结，以提供对本公开内容的一些方面的基本理解。此总结不是对本公开内容的广泛概述。不意在限制本公开内容的实施方案的主要或关键要素，或不意在将其范围描绘为超出由以下描述和权利要求明确地或隐含地描述的范围。需要一种离子束去层系统和方法以及用于其的终点监测系统和方法，其克服了已知技术的一些缺点，或至少提供了其有用替代方案。此公开内容的一些方面提供了这样的系统和方法的示例。例如，根据本公开内容的广泛方面，提供了一种离子束去层系统和方法以及用于其的终点监测系统和方法，例如，其中从正使用离子束铣销机去层的样品流动的电流可以被用来监测并且可选地控制铣销过程。根据一个方面，提供了一种用于监测用于未知异质分层样品的离子束去层过程的方法，所述方法包括：将所述样品接地以允许电流从所述样品流动，所述流动至少部分地由于所述离子束去层过程；使用所述离子束来铣销所述样品的当前暴露的层，当所述当前暴露的层被铣销时，从而导致给定的可测量的电流从所述样品流动，其中所述给定的可测量的电流指示所述当前暴露的层的暴露的表面材料成分；在所述铣销期间检测所述可测量的电流的可测量的改变作为对应的暴露的表面材料成分改变的表示；以及将所述可测量的改变与所述样品的新暴露的层相关联。在一个实施方案中，所述方法还包括：响应于所述检测所述可测量的改变而终止所述铣销。在一个实施方案中，所述方法还包括在所述终止之后对所述新暴露的层进行成像；以及重复所述铣销和检测，直到检测到随后的所述可测量的改变。在一个实施方案中，检测包括检测所述可测量的改变大于指定的电流改变阈值。在一个实施方案中，所述暴露的表面材料成分改变包括所述暴露的表面的由导电材料组成的一部分的改变。在一个实施方案中，所述导电材料是金属，并且其中所述暴露的表面的另一部分由半导体或电介质材料组成。在一个实施方案中，所述可测量的电流在当所述暴露的表面包括电路层时的较高电流范围与当所述暴露的表面包括电介质层时的较低电流范围之间改变。在一个实施方案中，所述方法还包括放大所述可测量的电流。在一个实施方案中，所述样品是集成电路。在一个实施方案中，所述离子束是宽离子束(BIB)。在一个实施方案中，所述离子束是聚焦离子束(FIB)。在一个实施方案中，所述FIB是等离子体FIB。在一个实施方案中，铣销包括使所述离子束在所述当前暴露的层上扫描，从而导致所述给定的可测量的电流对于给定的表面扫描至少部分地根据所述暴露的表面材料成分的变化而变化；并且其中所述检测包括对于每个所述给定的表面扫描比较所述给定的可测量的电流。在一个实施方案中，比较包括对于每个所述给定的表面扫描比较所述给定的可测量的电流的平均或积分。根据另一个方面，提供了一种用于监测用于未知异质分层样品的离子束去层过程的系统，所述系统包括：电导体，用于将所述样品接地以允许可测量的电流从所述样品流动，所述流动至少部分地由于所述离子束去层过程；电流测量装置，所述电流测量装置操作性地连接到所述电导体以当所述当前暴露的层被铣销时检测所述可测量的电流的可测量的改变，其中所述可测量的电流指示所述当前暴露的层的暴露的表面材料成分，并且其中所述可测量的改变指示铣销所述样品的新暴露的层。在一个实施方案中，所述系统还包括电流放大装置，所述电流放大装置操作性地连接到在所述样品和所述电流测量装置之间的所述电导体，并且能操作以增加由所述电流测量装置测量的所述可测量的电流的所述量。在一个实施方案中，所述系统还包括：数字数据处理器，所述数字数据处理器操作性地连接到所述电流测量装置，并且能操作以根据所述可测量的改变自动识别正被铣销的所述暴露的表面的所述对应的构成材料改变。在一个实施方案中，所述数字数据处理器还操作性地耦合到离子束铣销机，并且能操作以在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于监测用于未知异质分层样品的离子束去层过程的方法，所述方法包括：/n将所述样品接地以允许电流从所述样品流动，所述流动至少部分地由于所述离子束去层过程；/n使用所述离子束来铣销所述样品的当前暴露的层，当所述当前暴露的层被铣销时，从而导致给定的可测量的电流从所述样品流动，其中所述给定的可测量的电流指示所述当前暴露的层的暴露的表面材料成分；/n在所述铣销期间检测所述可测量的电流的可测量的改变作为对应的暴露的表面材料成分改变的表示；以及/n将所述可测量的改变与所述样品的新暴露的层相关联。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20190122 US 62/795,3691.一种用于监测用于未知异质分层样品的离子束去层过程的方法，所述方法包括：
将所述样品接地以允许电流从所述样品流动，所述流动至少部分地由于所述离子束去层过程；
使用所述离子束来铣销所述样品的当前暴露的层，当所述当前暴露的层被铣销时，从而导致给定的可测量的电流从所述样品流动，其中所述给定的可测量的电流指示所述当前暴露的层的暴露的表面材料成分；
在所述铣销期间检测所述可测量的电流的可测量的改变作为对应的暴露的表面材料成分改变的表示；以及
将所述可测量的改变与所述样品的新暴露的层相关联。


2.根据权利要求1所述的方法，还包括：响应于所述检测所述可测量的改变而终止所述铣销。


3.根据权利要求2所述的方法，还包括：
在所述终止之后对所述新暴露的层进行成像；以及
重复所述铣销和检测，直到检测到随后的所述可测量的改变。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述检测包括检测所述可测量的改变大于指定的电流改变阈值。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述暴露的表面材料成分改变包括所述暴露的表面的由导电材料组成的一部分的改变。


6.根据权利要求5所述的方法，其中所述导电材料是金属，并且其中所述暴露的表面的另一部分由半导体或电介质材料组成。


7.根据权利要求5或权利要求6所述的方法，其中所述可测量的电流在当所述暴露的表面包括电路层时的较高电流范围与当所述暴露的表面包括电介质层时的较低电流范围之间改变。


8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，还包括放大所述可测量的电流。


9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中所述样品是集成电路。


10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中所述离子束是宽离子束(BIB)。


11.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中所述离子束是聚焦离子束(FIB)。


12.根据权利要求11所述的方法，其中所述FIB是等离子体FIB。


13.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中所述铣销包括使所述离子束在所述当前暴露的层上扫描，从而导致所述给定的可测量的电流对于给定的表面扫描至少部分地根据所述暴露的表面材料成分的变化而变化；并且其中所述检测包括对于每个所述给定的表面扫描比较所述给定的可测量的电流。


14.根据权利要求13所述的方法，其中所述比较包括对于每个所述给定的表面扫描比较所述给定的可测量的电流的平均或积分。


15.一种用于监测用于未知异质分层样品的离子束去层过程的系统，所述系统包括：
电导体，用于将所述样品接地以允许可测量的电流从所述样品流动，所述流动至少部分地由于所述离子束去层过程；
电流测量装置，所述电流测量装置操作性地连接到所述电导体以当所述当前暴露的层被铣销时检测所述可测量的电流的可测量的改变，其中所述可测量的电流指示所述当前暴露的层的暴露的表面材料成分，并且其中所述可测量的改变指示铣销所述样品的新暴露的层。


16.根据权利要求15所述的系统，还包括电流放大装置，所述电流放大装置操作性地连接到在所述样品和所述电流测量装置之间的所述电导体，并且能操作以增加由所述电流测量装置测量的所述可测量的电流的所述量。

【专利技术属性】
技术研发人员：C·帕夫洛维奇，
申请(专利权)人：泰科英赛科技有限公司，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA