粒子束聚焦制造技术

本文公开了用于粒子束聚焦的设备和方法，适用于样本制备或测试环境，包括基于SEM的纳米探测平台。当粒子束入射到样本表面上时，载物台电流用作斑点大小的指示器。通过扫描或搜索工作距离控制的设置，使用具有最大（或最小）载物台电流的控制值来设置所述样本表面处的波束束腰。可替代地，可以使用反射电流的最小值（或最大值）。可以类似地调整消像散器控制以减少像散。控制设置的扫描可以与将所述波束扫掠过所述样本上的感兴趣区域同时进行。可以使用弯曲的扫掠图案。能量测量可用作电流测量的替代。本文公开了纳米探测工作流的应用。本文公开了纳米探测工作流的应用。本文公开了纳米探测工作流的应用。

【技术实现步骤摘要】
粒子束聚焦


[0001]本公开涉及聚焦粒子束，以及包括分析设备的配置的应用。

技术介绍

[0002]在半导体工业中使用扫描电子显微镜（SEM）进行成像和纳米探测应用需要在样本表面处聚焦良好的波束。传统的聚焦技术依赖于受过训练的操作者对图像的观察。这些技术是主观的、难以自动化，并且依赖于在样本表面上在两个或更多个方向上定向的可辨别的边缘特征的存在。这样的特征可能不总是存在。因此，需要改进的技术来提供SEM或其它粒子束的自动聚焦。

技术实现思路

[0003]简而言之，所公开的技术基于测量来自接收粒子束的样本的吸收电流或二次电流来提供聚焦。可以扫描或搜索工作距离或消像散器波束控制以确定测量电流的一个或多个极值。基于所确定的一个或多个极值，可以确定并应用针对控制的设置。所述方法可以在工作距离、消像散器
‑
X和消像散器
‑
Y控制上迭代地应用，以在样本表面获得紧密的束斑。波束焦点和样本随后可以平移到相对于纳米探针阵列的目标位置，为样本表面上纳米探针操作做准备。
[0004]在第一方面，所公开的技术可以被实现为具有粒子束源和一个或多个硬件处理器的设备，所述硬件处理器具有与其耦合的存储器。所述粒子束源被配置为将粒子束引导到样本的表面上，并且具有对粒子束的工作距离的控制。在一些实例中，所述一个或多个硬件处理器耦合到所述粒子束源，并且被配置成执行存储在所述存储器中的指令，以在测量来自所述样本的电流的同时扫描所述工作距离控制，并且基于所测量的电流的至少一个量值将所述粒子束聚焦在所述样本的表面处。在其它实例中，可以在测量能量的同时扫描工作距离。测量可以是在工作距离控制的相应的不同设置下对电流或能量的空间未分辨的测量。量值可以处于或接近测量的电流轮廓或能量分布的极值。极值可以是各种各样离开样本的电流的最小（代数）值、离开样本的电流的最大（代数）值、测量的电流的最小量值、测量的电流的最大量值、由粒子束入射到样本表面上产生的光子、声子或粒子能量路径中的能量的最大值或最小值。
[0005]在一些实例中，粒子束源可以包括物镜。工作距离可以是从物镜到粒子束的束腰的距离。指令的执行可以进一步使一个或多个硬件处理器基于测量的电流的至少一个极值来识别从物镜到样本的表面的距离。聚焦可以基于识别的距离。测量的电流可以是从支撑样本的载物台测量的载物台电流。可替代地，测量的电流可以是用样本的表面上方的检测器测得的反射电流。聚焦可以包括设置工作距离控制以将粒子束的束腰带到样本的表面。聚焦可以包括调整支撑样本的载物台的位置，以将样本的表面带到粒子束的束腰。扫描可以作为工作距离控制的离散设置序列来执行。
[0006]在某些实例中，所述设备可以结合在扫描电子显微镜（SEM）中，并且粒子束可以是
电子束。在其它实例中，所述设备可以结合在聚焦离子束（FIB）机内，并且粒子束可以是离子束。
[0007]在另一方面，所公开的技术技术可实施为一种方法。将粒子束引导到样本的表面上。在测量来自样本的电流的同时扫描粒子束的工作距离。基于测量的电流的至少一个极值，将粒子束聚焦在样本的表面。
[0008]在一些实例中，在测量来自样本的电流的同时可以扫描消像散器控制以获得消像散器扫描电流轮廓。可以基于消像散器扫描电流轮廓的至少一个极值来设置消像散器控制。在其它实例中，工作距离扫描可产生工作距离扫描电流轮廓，且可通过迭代调谐来执行聚焦。在第一道次中，可以基于工作距离扫描电流轮廓来设置工作距离，在测量来自样本的电流的同时可以扫描第一消像散器控制和第二消像散器控制，以分别获得第一消像散器扫描电流轮廓和第二消像散器扫描电流轮廓。可以基于相应的第一消像散器扫描电流轮廓和第二消像散器扫描电流轮廓的至少一个极值来设置第一消像散器控制和第二消像散器控制。在第二道次中，工作距离可以基于另一工作距离扫描电流轮廓来设置，并且第一消像散器控制和第二消像散器控制可以基于相应的附加消像散器扫描电流轮廓来设置。
[0009]在另外的实例中，粒子束可以在扫描工作距离的同时扫掠样本的表面。扫描可以包括在工作距离的相应值处执行电流的测量序列。扫描和扫掠可以同步，使得测量中的每一个在扫掠的相同位置处开始。扫描和扫掠可以同步，使得测量中的每一个具有超过扫掠周期的持续时间。扫掠可以包括步进通过样本的表面上的离散位置序列。可以在相对于样本的表面上的原点的相应半径处以多个圆弧进行扫掠。可替代地，可以在样本的表面上以螺旋图案进行扫掠。
[0010]在另一方面，所公开的技术可实施为一种方法。通过测量来自接收粒子束的样本的电流同时调整一个或多个粒子束控制（包括给定的控制）来聚焦粒子束。调整样本位置。至少调整给定的控制以将粒子束的束腰设置在样本的调整位置处。利用给定控制的调整值，在调整位置处对样本的表面进行成像。
[0011]在一些实例中，调整的位置可以处于与纳米探针阵列的目标间隔的预定阈值内。
[0012]通过以下参照附图进行的详细描述，本技术的前述和其它目的、特征和优点将变得更加明显。
附图说明
[0013]图1是示出适于实践所公开的技术的一些实例的第一实例设备的图。
[0014]图2示出了根据所公开的技术的第二实例设备。
[0015]图3是示出所公开的技术的操作原理的图。
[0016]图4是根据所公开的技术的用于聚焦波束的第一实例方法的流程图。
[0017]图5是根据所公开的技术的用于聚焦波束的第二实例方法的流程图。
[0018]图6是根据所公开的技术的用于设置波束控制参数的第一实例方法的流程图。
[0019]图7是根据所公开的技术的用于设置波束控制参数的第二实例方法的流程图。
[0020]图8是根据所公开的技术进行测量的实例方法的流程图。
[0021]图9是用于应用所公开的技术的实例方法的流程图。
[0022]图10A至10B是示出所公开的技术的性能的显微照片。
[0023]图11是示出所公开的技术的性能的显微照片。
[0024]图12是比较显微照片。
[0025]图13示出了其中可以实现所描述的实施例、技术和与波束聚焦有关的技术的合适的计算环境的一般化实例。
具体实施方式
[0026]引言许多粒子束应用需要在样本表面精确聚焦。一种方法是基于能够获得由操作员确定的清晰图像或基于图像质量度量来控制波束。这种技术在快速扫掠或扫描设置下容易受到高像素噪声的影响，并且可辨别的空间对比度可以基于样本特征和放大率而变化。另外，当搜索多维参数空间（例如工作距离和两个消像散器控制）时，会遇到许多局部极值。此外，粒子束机器可以具有多个成像检测器，并且成像检测器的选择可以取决于样本位置。也就是说，一个检测器可以在一个样本高度范围内是较高的，而在另一个样本高度范围内是较低的。此外，密集、重复或定向图案的存在会混淆基于图像的自动调谐。例如，与定向图案对准的像散可能难以检测或校正。
[0027]聚焦方法在纳米探针环境中面临另外的挑战，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种设备，其包含：粒子束源，所述粒子束源被配置成将粒子束引导到样本的表面上，所述粒子束源具有用于使所述粒子束成形的控制；一个或多个硬件处理器，所述一个或多个硬件处理器具有与其耦合的存储器，所述一个或多个硬件处理器进一步耦合到所述粒子束源；其中所述存储器存储指令，所述指令在由所述一个或多个硬件处理器执行时使所述一个或多个硬件处理器：扫描所述控制，同时对从所述粒子束入射到所述样本的所述表面上得到的电流或能量进行空间未分辨的测量；以及基于测量的电流或能量的至少一个量值将所述粒子束聚焦在所述样本的所述表面。2. 根据权利要求1所述的设备，其中所述指令进一步使所述一个或多个硬件处理器：基于所述测量的电流或能量的所述至少一个量值来识别从物镜到所述样本的所述表面的距离；以及其中聚焦所述粒子束是基于识别的距离。3.根据权利要求1所述的设备，其中测量所述电流，并且测量的电流包含从支撑所述样本的载物台测量的载物台电流。4.根据权利要求1所述的设备，其中测量所述电流，并且测量的电流包含用所述样本的所述表面上方的检测器测量的反射电流。5.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制是工作距离控制。6.根据权利要求5所述的设备，其中所述聚焦包含设置所述工作距离控制以将所述粒子束的束腰带到所述样本的所述表面。7.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制是消像散器控制。8.根据权利要求7所述的设备，其中所述聚焦包含设置所述消像散器控制以减小所述粒子束的束腰直径。9.根据权利要求1所述的设备，其中所述聚焦包含调整支撑所述样本的载物台的位置，以将所述样本的所述表面带到所述粒子束的束腰。10.根据权利要求1所述的设备，其中所述扫描作为所述控制的离散设置序列来执行。11.根据权利要求1所述的设备，其中测量所述电流，并且所述至少一个量值包含测量的电流的极值。12.根据权利要求1所述的设备，其中测量所述能量，并且所述至少一个量值包含测量的能量的极值。13.一种扫描电子显微镜（SEM），其包含根据权利要求1所述的设备，其中所述粒子束是电子束。14.一种聚焦离子束（FIB）机，其包含根据权利要求1所述的设备，其中所述粒子束是离子束。15.一种方法，其包含：将粒子束引导到样本的表面上；在测量来自所述样本的电流的同时扫描粒子束的工作距离；以及基于测量的电流的至少一个极值将所述粒子束聚焦在所述样本的所述表...

【专利技术属性】
技术研发人员：H，
申请(专利权)人：FEI公司，
类型：发明
国别省市：