[發(fā)明專利]創(chuàng)建對稱FIB沉積的方法和系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510347983.0
• 申請日: 2015-06-23
• 公開（公告）號: CN105200394A
• 公開（公告）日: 2015-12-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: S.E.富勒;O.西多羅夫
• 申請（專利權(quán)）人: FEI公司
• 主分類號: C23C16/448
• 分類號: C23C16/448
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 申屠偉進(jìn);張懿

本申請要求2014年6月24日提交的美國臨時(shí)專利申請No.62/016,464的優(yōu)先權(quán)，其通過引用被合并于此。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及帶電粒子射束誘導(dǎo)沉積，并且更特別地涉及其中所述射束不正交于工件表面的沉積過程。

背景技術(shù)

監(jiān)視諸如用于集成電路制作的光刻過程之類的納米級過程是具有挑戰(zhàn)的。為了制作集成電路，為諸如硅晶片之類的半導(dǎo)體襯底涂覆諸如光致抗蝕劑之類的材料，在所述半導(dǎo)體襯底上形成電路，所述材料在暴露于輻射時(shí)改變?nèi)芙舛取７胖迷谳椛湓春桶雽?dǎo)體襯底之間的諸如掩膜或標(biāo)線之類的光刻工具投下陰影來控制所述襯底的哪些區(qū)塊被暴露于所述輻射。在曝光之后，從曝光區(qū)塊或者未曝光區(qū)塊移除所述光致抗蝕劑，在所述晶片上留下光致抗蝕劑的圖案化層，該圖案化層在后續(xù)的蝕刻或擴(kuò)散過程期間保護(hù)所述晶片的一些部分。

在制造過程期間，曝光和聚焦中的變化需要持續(xù)地監(jiān)視或測量由光刻過程顯影的所述圖案以確定所述圖案的大小是否在可接受的范圍內(nèi)。這樣的監(jiān)視（常常稱為過程控制）的重要性隨著圖案尺寸變得更小、尤其隨著最小特征尺寸接近光刻過程可用的分辨率極限時(shí)明顯提高。為了實(shí)現(xiàn)日益提高的器件密度，需要越來越小的特征尺寸。這可以包括互連線的寬度和間隔，接觸孔的間隔和直徑以及諸如各種特征的拐角和邊緣之類的表面幾何形態(tài)。所述晶片上的特征是三維結(jié)構(gòu)并且完整的特性必須不僅描述諸如線或溝槽的頂寬之類的表面大小，還要描述特征的完整三維輪廓。過程工程師必須能夠準(zhǔn)確地測量這樣的表面特征的關(guān)鍵大小（CD）以精細(xì)地調(diào)整所述制作過程并確保獲得期望的器件幾何形態(tài)。

典型地，CD測量使用諸如掃描電子顯微鏡（SEM）之類的儀器來進(jìn)行。在掃描電子顯微鏡（SEM）中，主電子射束聚焦為細(xì)斑點(diǎn)，其掃描待觀察的表面。二次電子在所述表面被主射束撞擊后從該表面發(fā)出。檢測所述二次電子，并形成圖像，該圖像每個點(diǎn)處的亮度由在所述射束撞擊表面上的對應(yīng)斑點(diǎn)時(shí)檢測到的二次電子數(shù)量確定。然而，隨著特征不斷變得越來越小，出現(xiàn)了其中將被測量的特征對于由常規(guī)SEM提供的分辨率而言過小的點(diǎn)。

透射電子顯微鏡（TEM）允許觀察者看到納米級的極小的特征。相比于僅對材料表面成像的SEM，TEM還允許分析樣本的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。在TEM中，寬射束撞擊所述樣本，并且透過所述樣本的電子被聚焦以形成所述樣本的圖像。所述樣本必須足夠薄以允許主射束中的許多電子行進(jìn)穿過所述樣本并在相對的位置上離開。還被稱為薄片的樣本典型地小于100nm厚。

在掃描透射電子顯微鏡（STEM）中，主電子射束聚焦為細(xì)斑點(diǎn)，并且該斑點(diǎn)跨樣本表面進(jìn)行掃描。透過所述樣本的電子由樣本遠(yuǎn)側(cè)上的電子檢測器收集，并且所述圖像上每個點(diǎn)的強(qiáng)度對應(yīng)于在所述主射束撞擊所述表面上對應(yīng)點(diǎn)時(shí)收集的電子數(shù)量。

因?yàn)闉榱擞猛干潆娮语@微鏡（無論是TEM還是STEM）進(jìn)行查看，樣本必須非常薄，所以樣本的制備可能是精細(xì)的，費(fèi)時(shí)的工作。本文所使用的術(shù)語“TEM”是指TEM或STEM，并且對制備用于TEM的樣本的提及被理解為還包括制備用于在STEM上查看的樣本。本文中使用的術(shù)語“S/TEM”還指TEM和STEM這兩者。

可以使用聚焦離子射束（FIB）系統(tǒng)來形成用于在TEM上觀察的薄片。制備薄片的一種過程在針對“PreparationofLamellaeforTEMViewing”的US專利公開號2013/319,849A1中進(jìn)行了描述，該專利轉(zhuǎn)讓給了本發(fā)明的申請并通過引用被合并于此。FIB系統(tǒng)因其以高精度成像、蝕刻、研磨、沉積以及分析很小結(jié)構(gòu)的能力而廣泛用于顯微鏡級的制造操作。FIB系統(tǒng)產(chǎn)生精確的聚焦離子射束，該離子射束典型地以光柵方式跨樣本表面進(jìn)行掃描。在許多商用FIB系統(tǒng)中，帶正電的鎵離子（Ga+）被從液體金屬離子源提取。在一些系統(tǒng)中，諸如氬或氙之類的其他離子種類被從等離子體離子源提取。被提取的離子通過一系列孔隙和靜電透鏡被加速、準(zhǔn)直并聚焦到樣本上。所述離子射束可以用于將材料從所述樣本表面移除或?qū)⒉牧铣练e到所述表面上。當(dāng)用于移除材料時(shí)（常常稱為蝕刻或研磨），通過濺射，即通過將來自到來的離子的動量傳遞給所述表面處的原子，所述聚焦離子射束中的離子從該表面物理地噴射原子或分子。

當(dāng)用于利用FIB沉積材料時(shí)，諸如六羰基鎢或苯乙烯氣體之類的前驅(qū)氣體通常經(jīng)由在所述離子射束位置附近插入的細(xì)針而被引導(dǎo)至所述樣本表面上。當(dāng)所述離子射束撞擊所述表面時(shí)，所述氣體分解為揮發(fā)性的和非揮發(fā)性的成分。非揮發(fā)性的成分沉積到所述表面上，而揮發(fā)性的成分被抽走。