通过确定剩余距离来确定终点制造技术

公开了用于使用从参考样品获取的数据来确定从活动样品的切割面到目标平面的距离的方法和设备。该活动样品和参考样品具有全等结构，允许将参考数据用作索引。将该切割面的SEM图像与该参考数据进行比较来确定该活动样品内的位置，从而确定到该目标平面的剩余距离。该技术可在离子束铣削的阶段之间重复应用，直到到达该目标平面处的终点为止。实现了一致、准确的终点确定。该技术适合于制备用于电子电路的TEM分析的5nm

【技术实现步骤摘要】
通过确定剩余距离来确定终点
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2022年3月22日提交的美国临时申请第63/322,577号的权益，该美国临时申请全文以引用方式并入本文。

技术介绍

[0003]透射电子显微镜(TEM)越来越多地用于半导体装置的分析以及用于广泛的材料科学和生物学应用。可利用被称为“薄片”的薄样品来获得良好质量的TEM图像。尽管几年前样品厚度通常为约100nm，但现有技术已进步并且通常需要10nm至20nm厚的薄片。生产这些厚度的薄片需要在减小样品厚度的同时准确地到达终点，并且这已被证明是具有挑战性的。在一个方面，具有开环深度控制(具有约10至100nm的精度)的铣削可能导致低产量，因为制造尝试可能导致不同的穿通现象(例如，孔或0nm厚度)；在两倍于所需厚度的薄片中；或在缺失其目标并且不包含感兴趣特征的薄片中。在另一方面，具有闭环控制的铣削需要精确的计量。常规技术诸如激光或超声干涉法对宏观样品有很好的效果，但对于10nm厚和几微米宽的薄片可能是不实际的。例如，1nm的期望位置精度是通用计量激光器的发射波长的约0.1％。因此，仍然需要用于在薄片生产期间的一致、准确的终点确定的改进技术。

技术实现思路

[0004]简而言之，所公开的技术的示例利用类似样品之间或单个样品的区域之间的结构再现性。即，可在同一样品装置中或在不同样品装置中使用两个全等结构。一个结构可被指定为参考结构，而另一个结构可被指定为活动结构。目的可以是将活动结构蚀刻到该活动结构内的预先确定的目标平面。所公开的技术的示例使用从参考结构获取的数据作为索引。通过将来自活动结构的图像数据与连续参考平面进行比较，可精确地确定活动结构中的当前蚀刻位置。
[0005]在第一方面，所公开的技术可实施为包括成像器和控制器的设备。该成像器被配置为生成样品的切割面的图像。该控制器被配置为从该成像器获取切割面的图像，将该图像与一个或多个参考进行比较，从而确定切割面与目标位置之间的距离值，并且存储该距离值。
[0006]在一些示例中，该设备还可包括蚀刻器。该控制器可被进一步配置为使得该蚀刻器将样品蚀刻超过切割面到等于该距离值的深度以在公差范围内。另选地，该距离值可以是第一距离值，并且该控制器可被配置为使得该蚀刻器响应于第一距离值的确定而迭代地蚀刻切割面。随着切割面被逐渐蚀刻，可在每次迭代之后重复获得、比较和确定操作以获得到目标位置的连续距离值。蚀刻器可包括一个或多个：离子束铣削件、等离子体蚀刻器、激光器或气体辅助子系统。
[0007]在另外的示例中，图像和切割面之前可以是在样品上的相应先前位置处的一个或多个先前图像。控制器可被配置为进一步基于该一个或多个先前图像与参考之间的比较来确定距离值。这些参考可包括相应面位置的参考图像。每个面位置可具有到参考目标位置
的预先确定的相应参考距离。该比较可包括计算图像与参考图像之间的相应图像相关性。该确定可包括：(i)基于给定参考图像的参考距离来确定距离值，该给定参考图像具有所计算的图像相关性之中的最高值；或(ii)执行作为相应参考距离的函数的所计算的图像相关性中的三个或更多个所计算的图像相关性的一维拟合，并且将该距离值确定为对应于该函数的最大值；或(iii)对跨越切割面的多个位置的多个图像相关性执行二维拟合，以获得参考图像的参考距离与切割面的多个位置之间的拟合关系，并且基于拟合关系的在切割面的当前位置处的值来确定距离值。该多个图像相关性可包括在切割面的当前位置处的所计算的图像相关性以及针对切割面的一个或多个先前位置计算的先前图像相关性。
[0008]在其他示例中，这些参考可包括在相应面位置处的第一特征的属性的参考值。每个面位置可具有到公共参考目标位置的预先确定的相应参考距离。该比较可包括识别图像中的对应于第一特征的一个或多个第二特征；确定第二特征的对应属性值；以及将所确定的属性值与参考值进行比较。该比较可指示最紧密匹配图像的面位置之中的给定面位置。该确定可包括：(i)基于该给定面位置的参考距离来确定距离值；或(ii)基于作为相应参考距离的函数的比较结果的一维拟合，将该距离值确定为对应于该函数的最优值；或(iii)基于将跨越切割面的多个位置的属性值与参考值进行比较的结果的二维拟合，来获得面位置的参考距离与切割面的多个位置之间的拟合关系，并且基于拟合关系的在切割面的当前位置处的值来确定距离值。所比较的属性值可包括切割面的当前位置处的所确定的属性值以及针对切割面的一个或多个先前位置的先前属性值。该拟合关系可以是线性的。可以图形方式执行二维拟合。
[0009]在另外的示例中，图像可以是正面图像，切割面可以是正面切割面，目标位置可以是正面目标位置，距离值可以是第一距离值，并且样品可具有与正面切割面相对的背面切割面。控制器可被进一步配置为使用背面切割面的图像来确定背面切割面与背面目标位置之间的第二距离值。
[0010]在另外的示例中，该设备可包括样品被安装在其上的可旋转载物台。控制器可被进一步配置为控制该载物台在第一取向和第二取向之间旋转，在第一取向，成像器可观察正面切割面，在第二取向，成像器可观察背面切割面。在不同的示例中，可从样品或从另一参考样品获得参考。成像器可以是扫描电子显微镜(SEM)。
[0011]在第二方面中，所公开的技术可以实施为一种方法。在切割面在样品上的第一位置处的情况下获取该切割面的图像。将该图像与来自相应参考面位置的预先确定的参考进行比较。基于该比较来确定从第一位置到目标位置的距离值。输出该距离值。
[0012]在一些示例中，该方法还可包括在获取操作之前蚀刻样品以获得第一位置处的切割面。将图像与预先确定的参考进行比较可包括计算图像与这些预先确定的参考中的每一个预先确定的参考之间的相应接近度度量值。每个接近度度量值可基于以下中的一者或多者：图像与相应预先确定的参考之间的图像相似性得分；或(i)针对相应预先确定的参考的第一特征的第一属性的第一值与(ii)从图像提取的第二特征的第一属性的第二值之间的差值。第一特征和第二特征可分别对应于相应预先确定的参考中的特征和图像中的特征。该确定可包括：(i)基于具有接近度度量值之中的最优值的给定参考的到目标的距离来确定距离值；或(ii)执行作为相应参考面位置的函数的接近度度量值中的三个或更多个接近度度量值的一维拟合，并且基于该函数的最优值来确定距离值；或(iii)对跨越切割面的多
个位置的多个度量值执行二维拟合，以获得参考面位置与切割面的多个位置之间的拟合关系，并且基于拟合关系的在第一位置处的值来确定距离值。多个度量值可包括针对第一位置计算的接近度度量值以及针对切割面的一个或多个先前位置计算的先前接近度度量值。
[0013]在另外的示例中，图像和切割面之前可以是在样品上的相应先前位置处的一个或多个先前图像。该确定还可基于先前图像与预先确定的参考之间的比较。第一位置和先前位置可统称为活动切片位置。
[0014]在某些示例中，该确定可包括合成包括多个像素的另一图像。合成图像的每个像素可具有对应于沿着第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种设备，所述设备包括：成像器，所述成像器被配置为生成样品的切割面的图像；和控制器，所述控制器被配置为：从所述成像器获取所述切割面的所述图像；将所述图像与一个或多个参考进行比较；基于所述比较，确定所述切割面与目标位置之间的距离值；以及存储所述距离值。2.根据权利要求1所述的设备，所述设备还包括蚀刻器，其中所述控制器被进一步配置为：使得所述蚀刻器将所述样品蚀刻到超过所述切割面的深度，其中所述深度在公差范围内等于所述距离值。3.根据权利要求1所述的设备，所述设备还包括蚀刻器，其中所述距离值是第一距离值，并且所述控制器被进一步配置为：响应于确定所述第一距离值，使得所述蚀刻器迭代地蚀刻所述切割面；以及随着所述切割面被逐渐蚀刻，在多次迭代中的每次迭代之后重复所述获取、比较和确定操作，以获得到所述目标位置的连续距离值。4.根据权利要求1所述的设备，其中所述参考包括相应面位置的参考图像，所述相应面位置具有到参考目标位置的预先确定的相应参考距离，并且所述比较包括：计算所述图像与所述参考图像之间的相应图像相关性。5.根据权利要求1所述的设备，其中所述参考包括在具有到参考目标位置的预先确定的相应参考距离的相应面位置处的第一特征的属性的参考值，并且所述比较包括：识别所述图像中的对应于所述第一特征的一个或多个第二特征；确定所述第二特征的对应属性值；以及将所确定的属性值与所述参考值进行比较。6.根据权利要求1所述的设备，其中所述图像是正面图像，所述切割面是正面切割面，所述目标位置是正面目标位置，所述距离值是第一距离值，所述样品具有与所述正面切割面相对的背面切割面，并且所述控制器被进一步配置为：使用所述样品的所述背面切割面的图像来确定所述背面切割面与背面目标位置之间的第二距离值。7.根据权利要求6所述的设备，所述设备还包括所述样品被安装在其上的可旋转载物台，其中所述控制器被进一步配置为：控制所述载物台在第一取向和第二取向之间旋转，在所述第一取向，所述成像器观察所述正面切割面，在所述第二取向，所述成像器观察所述背面切割面。8.根据权利要求1所述的设备，其中所述成像器是扫描电子显微镜(SEM)。9.一种方法，所述方法包括：获取样品上第一位置处的切割面的图像；将所述图像与来自相应参考面位置的预先确定的参考进行比较；基于所述比较，确定从所述第一位置到目标位置的距离值；以及输出所述距离值。
10.根据权利要求9所述的方法，其中将所述图像与所述预先确定的参考进行比较包括计算所述图像与所述预先确定的参考中的每一个预先确定的参考之间的相应接近度度量值。11.根据权利要求10所述的方法，其中所述接近度度量值中的每一个接近度度量值基于以下中的一者或多者：所述图像与所述相应预先确定的参考之间的图像相似度得分；或(i)针对所述相应预先确定的参考的第一特征的第一属性的第一值与(ii)从所述图像提取的第二特征的所述第一属性的第二值之间的差值，其中所述第一特征和所述第二特征分别是所述相应预先确定的参考中和所述图像中的对应特征。12.根据权利要求10所述的方法，其中所述确定包括：基于具有所述接近度度量值中的最佳值的给定参考的到目标的距离来确定所述距离值。13.根据权利要求10所述的方法，其中所述确定包括：执行所述接近度度量值中的三个或更多个接近度度量值的一维拟合作为所述相应参考面位置的函数；以及基于所述函数的最优值来确定所述距离值。14.根据权利要求10所述的方法，其中所述确定包括：对跨越所述切割面的多个位置并且包括针对所述第一位置计算的所述接近度度量值以及针对所述切割面的一个或多个先前位置计算的先前接近度度...

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