專利名稱：用于局部區(qū)域?qū)Ш降母呔_度射束放置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及粒子束系統(tǒng)中的工作臺(stage)導航和射束放置，并且特別地涉及使用由FIB或SEM裝置進行的高分辨率圖像的獲取的到樣本表面上的感興趣位點的高精確度局部區(qū)域?qū)Ш健?br> 背景技術：
諸如集成電路制造的半導體制造通常伴隨有光刻法的使用。用在被暴露于輻射時改變可溶性的諸如光致抗蝕劑的材料來涂敷正在其上面形成電路的半導體襯底(通常為硅晶片)。位于輻射源與半導體襯底之間的諸如掩?；蛑虚g掩模的平版印刷工具投射陰影以控制襯底的哪些區(qū)域?qū)⒈槐┞队谳椛洹Ｔ诒┞吨?，從已暴露或未暴露區(qū)域去除光致抗蝕劑，在晶片上留下圖案化光致抗蝕劑層，其在后續(xù)的蝕刻或擴散過程期間保護晶片的各部分。光刻法過程允許在每個晶片上形成常常也稱為“芯片”的多個集成電路器件或機電器件。然后將晶片切割成單獨的管芯，每個管芯都包括單個集成電路器件或機電器件。最后，這些管芯經(jīng)受附加操作并被封裝到單獨的集成電路芯片或機電器件中。在制造過程期間，暴露和焦點的變化要求連續(xù)地監(jiān)視或測量由平版印刷過程顯影的圖案以確定圖案的尺寸是否在可接受范圍內(nèi)。常常稱為過程控制的此類監(jiān)視的重要性隨著圖案尺寸變小而顯著地增加，尤其是隨著最小特征尺寸接近平版印刷過程可獲得的分辨率的極限。為了實現(xiàn)更高的器件密度，要求越來越小的特征尺寸。這可以包括互聯(lián)線的寬度和間距、接觸孔的間距和直徑以及諸如各種特征的拐角和邊緣的表面幾何結(jié)構。結(jié)果，表面特征的仔細監(jiān)視變得越來越重要。隨著設計規(guī)則的縮小，用于處理中的誤差的裕度變小。與設計維度的甚至小的偏差可能不利地影響完成的半導體器件的性能。因此，半導體客戶要求高精確度射束放置以對諸如存儲器陣列中的單個位誤差或用于電路修正的位置之類的特征進行定位。射束移位導航系統(tǒng)遭受樣本漂移、位移的非線性性，并且通常在視場方面受到限制。在粒子束系統(tǒng)上使用的典型樣本工作臺僅僅精確到士 1-2 Mm。在沒有高精確度工作臺(類似于激光編碼工作臺)的情況下，不可能以100 nm或以下的精確度將該工作臺直接驅(qū)動至感興趣的位置。激光器工作臺可以具有用于IOOnm精確度的能力，但是是昂貴的，并且限制系統(tǒng)靈活性，因為該工作臺通常不能傾斜，從而損失功能。此外，期望的是在約30nm的精確度內(nèi)驅(qū)動樣本工作臺，其甚至超過典型激光器工作臺的能力。因此，仍存在對一種用于到半導體表面上的局部區(qū)域內(nèi)的感興趣位點的高精確度導航的改進方法的需要，其將允許以超過樣本工作臺的位置精確度的精確度的射束放置。 此外，存在對此類改進的方法適合于完全或部分自動化的需要。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于到半導體表面上的局部區(qū)域內(nèi)的感興趣位點的高精確度導航的改進的方法，特別是在諸如FIB或SEM的粒子束系統(tǒng)中。本發(fā)明舉例說明一種其中倘若在局部區(qū)域內(nèi)存在具有到目標位點的已知坐標關系的可見參考標記則使用成像/圖案化技術有可能進行到局部區(qū)域內(nèi)(例如側(cè)面上的200 um)的感興趣位點的高精確度導航的方法。首先獲取約4096像素寬的目標區(qū)域的高分辨率圖像。兩個或更多對準特征位于目標區(qū)域附近。用CAD多邊形將感興趣的區(qū)域覆蓋到圖像上。利用數(shù)字變焦來精確地對對準點進行定位并執(zhí)行兩個或三個點CAD多邊形重新配準。一旦已經(jīng)適當?shù)貙柿藞D像和坐標系，則能夠經(jīng)由一個或多個傳遞基準將該對準傳遞至樣本本身。選擇感興趣特征附近的樣本上的一個或多個可容易識別的特征并記錄 (多個)傳遞基準與感興趣特征之間的偏移。然后能夠基于坐標系對準以小得多的視場對樣本進行重新成像。一旦在第二圖像中識別了傳遞基準，則可以使用記錄的偏移來對感興趣特征進行定位并準確地安置粒子束。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，大的區(qū)域、高分辨率掃描、數(shù)字變焦和圖像到理想化坐標系的配準的組合使得能夠在不依賴于工作臺移動的情況下在局部區(qū)域周圍實現(xiàn)導航。一旦獲取了圖像，則任何樣本或射束漂移將不影響對準。前述內(nèi)容已相當廣泛地概述了本發(fā)明的特征和技術優(yōu)點，以便可以更透徹地理解隨后的本發(fā)明的詳細說明。下面將描述本發(fā)明的附加特征和優(yōu)點。本領域的技術人員應認識到可以容易地利用所公開的概念和特定實施例作為用于修改或設計用于執(zhí)行本發(fā)明的相同目的的其它結(jié)構的基礎。本領域的技術人員還應實現(xiàn)的是此類等效構造不脫離如所附權利要求所闡述的本發(fā)明的精神和范圍。


為了更完全地理解本發(fā)明及其優(yōu)點，現(xiàn)在對結(jié)合附圖進行的以下描述進行參考， 在附圖中。圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的用于利用無工作臺導航的局部區(qū)域?qū)Ш降母呔_度射束放置的步驟的流程圖。圖2示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的包括將在初始圖像/CAD覆蓋圖配準中使用的目標和對準特征的樣本的圖像。圖3示出具有覆蓋圖的圖2的圖像，該覆蓋圖示出由被疊加在圖像上的CAD數(shù)據(jù)制備的CAD多邊形。圖4示出使用數(shù)字變焦的較高放大倍率下的圖3的圖像和CAD覆蓋圖。圖5示出圖4的圖像，其中，已經(jīng)選擇了 CAD覆蓋圖中的第一點和圖像中的相應特征以用于圖像和CAD覆蓋圖的配準。圖6示出圖4的圖像，其中，已經(jīng)選擇了 CAD覆蓋圖中的第二點和圖像中的相應特征以用于圖像和CAD覆蓋圖的配準。圖7示出圖4的圖像，其中，已經(jīng)選擇了 CAD覆蓋圖中的第三點和圖像中的相應特征以用于圖像和CAD覆蓋圖的配準。
圖8示出已經(jīng)完成3點配準之后的圖像和CAD覆蓋圖。圖9示出根據(jù)本發(fā)明的第二帶電粒子束圖像，其中，該圖像具有較小的視場并包括能夠被用作傳遞基準的至少一個特征和感興趣特征的位置。圖10示出根據(jù)本發(fā)明的帶電粒子束圖像，其中，已經(jīng)在感興趣特征的位置周圍對基準框架進行研磨。圖11是示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的用于局部區(qū)域?qū)Ш降母呔_度射束放置的步驟的流程圖。圖12示出可以用來實現(xiàn)本發(fā)明的方面的典型雙射束FIB/SEM系統(tǒng)。附圖并不意圖按比例描繪。在附圖中，用相同的數(shù)字來表示在各種圖中舉例說明的每個相同或幾乎相同的組件。出于明了的目的，并不是在每個圖中都標記了每個組件。
具體實施例方式本發(fā)明的優(yōu)選實施例是針對半導體芯片制造領域中的用于針對局部區(qū)域?qū)Ш降母呔_度射束放置的方法。本發(fā)明舉例說明了其中即使在工作臺/導航系統(tǒng)正常地不能進行高精確度導航的情況下也有可能實現(xiàn)到相對較大的局部區(qū)域(例如區(qū)域 200 μ mX200 μ m)內(nèi)的感興趣位點的這種高精確度導航的方法。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，首先獲取相對較大的目標區(qū)域(包括一個或多個適當對準標記和感興趣特征的位置和一個或多個適當對準標記的較大區(qū)域)的高分辨率圖像。 例如，適當?shù)馗叻直媛实膮^(qū)域可能是250 μ m寬，具有約4096像素寬的分辨率。根據(jù)一個優(yōu)選實施例，用CAD多邊形來覆蓋感興趣的區(qū)域并執(zhí)行兩個或三個點CAD多邊形重新配準。然后利用數(shù)字變焦來精確地對包含感興趣特征的區(qū)域進行定位。能夠針對更大的精確度來執(zhí)行附加CAD配準過程。然后在感興趣特征附近定位或產(chǎn)生一個或多個適當?shù)膫鬟f基準，并記錄基準與大視場圖像中的感興趣特征之間的偏移。然后獲取適合于執(zhí)行檢查/調(diào)查的較小視場圖像。在此圖像中識別傳遞基準并使用偏移來準確地定位感興趣特征。大的區(qū)域、高分辨率掃描、數(shù)字變焦和圖像到理想化坐標系的配準的組合使得能夠在不依賴于工作臺移動的情況下在局部區(qū)域周圍實現(xiàn)導航。一旦獲取了圖像，則任何樣本或射束漂移將不影響對準。優(yōu)選實施例因此允許具有低于IOOnm精確度的到樣本上的位點的精確導航一其中某些優(yōu)選實施例允許30nm內(nèi)的導航一甚至在沒有高精確度工作臺 /導航系統(tǒng)的情況下。換言之，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，樣本工作臺可以具有士500nm或更大的定位精確度或誤差，同時能夠?qū)Ω信d趣特征進行定位，并且能夠以士 100 nm或更好的定位精確度(即，在100 nm或更小內(nèi))相對于樣本來安置粒子束。更優(yōu)選地，能夠以士30 nm或更好的內(nèi)的精確度對感興趣特征進行定位(即，粒子束系統(tǒng)能夠?qū)Ш降綐颖旧系母信d趣特征的位置)。即使在樣本工作臺具有士 100 nm或更大的定位精確度或誤差的情況下， 本發(fā)明的優(yōu)選實施例也允許對感興趣特征進行定位并以士300 nm或更好的定位精確度相對于樣本來安置粒子束。 本發(fā)明的優(yōu)選方法或設備具有多個新型方面，并且由于能夠出于不同的目的在不同的方法或設備中體現(xiàn)本發(fā)明，所以不是每個方面都需要存在于每個實施例中。此外，所述實施例的多個方面可以是可單獨獲得專利的。 圖1示出了示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的用于局部區(qū)域?qū)Ш降母呔_度射束放置的步驟的流程圖。在步驟10中，通過將樣本安裝在系統(tǒng)工作臺上來將樣本加載到典型的現(xiàn)有技術帶電粒子束系統(tǒng)(諸如在圖12中舉例說明且下文描述的FIB/SEM)中。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的帶電粒子束系統(tǒng)可以是聚焦離子束系統(tǒng)、電子束系統(tǒng)或雙射束FIB/ SEM系統(tǒng)。能夠手動地或自動地(例如通過自動搬運器系統(tǒng))加載樣本。本發(fā)明的優(yōu)選實施例不要求使用諸如激光器工作臺的高精確度工作臺。當樣本或工件被加載到帶電粒子束系統(tǒng)中以進行分析或處理時，將工作臺驅(qū)動至感興趣特征的精確位置可能是非常具有挑戰(zhàn)性的。典型的樣本工作臺具有約1 一 2Mm的精確度。換言之，當此類典型工作臺被移動至特定坐標時，位置誤差可能達到士1 一 2Mm。(當以這種方式來表達時，較大的數(shù)字意味著較不精確的工作臺。)先進的高精確度工作臺是非常昂貴的，諸如能夠?qū)崿F(xiàn)100 nm或以下的精確度內(nèi)的導航的激光干涉儀工作臺(在下文中為“激光器工作臺”)。激光器工作臺還具有某些顯著的缺點，在于其通常不傾斜且其在當前使用中的大多數(shù)帶電粒子束系統(tǒng)上是不可用的。本發(fā)明提供了具有低于IOOnm精確度的導航方法，其不要求高精確度激光器工作臺。優(yōu)選地，本發(fā)明的實施例提供了一種使用具有士500 nm的精確度(位置誤差)的樣本工作臺的低于IOOnm導航或射束放置的方法。更優(yōu)選地，本發(fā)明的實施例提供了使用具有士 1 一 2Mm或更大的精確度(位置誤差)的樣本工作臺的低于IOOnm 導航或射束放置的方法。在加載樣本之后，在步驟12中，使用已知方法來對準樣本，例如通過管芯拐角上的典型的三點鎖。還可以手動地(例如通過操作員使用光學顯微鏡)或者自動地(例如通過使用對樣本的凹口或扁平邊緣進行定位以便確定適當取向的自動搬運器機器人)實現(xiàn)此對準。在步驟14中，對所述工作臺進行定位，使得感興趣特征的位置在將被帶電粒子束掃描的目標區(qū)域(視場)內(nèi)。(在某些情況下，感興趣特征可以實際上在圖像中是不可見的，諸如當感興趣特征被掩埋時。)能夠例如通過存儲并使用位置坐標或計算機輔助設計 (CAD)數(shù)據(jù)來實現(xiàn)此定位。視場應是足夠大的，使得考慮到正在使用的工作臺/系統(tǒng)的精確度，保證感興趣特征在將被成像的區(qū)域內(nèi)，優(yōu)選地連同適合于在使圖像與表示特征在樣本表面上的位置的坐標系配準中使用的一個或多個適當對準特征一起(如下文更詳細地討論的)。更優(yōu)選地，視場將包括適合于用作對準特征的至少三個特征。在樣本圖像中和坐標系覆蓋圖中，適當?shù)奶卣鲬强扇菀椎刈R別的。在步驟16中，用帶電粒子束以高分辨率對樣本進行成像。圖像必須具有充分(足夠高)的分辨率，使得像素尺寸與要求的放置精度相當。圖像分辨率優(yōu)選地是足夠高的，使得像素尺寸允許識別對準標記并準確地確定其位置。更優(yōu)選地，分辨率是足夠大的，使得像素尺寸是比對準特征的尺寸更小的相同尺寸。例如，在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，這意味著對于250 μ m寬的圖像而言，可以使用4096 (或更多)像素的分辨率，結(jié)果得到尺寸為約50 — 60 nm的像素。結(jié)果，可以容易地識別大于50 — 60 nm的對準特征。本發(fā)明的其它優(yōu)選實施例使用結(jié)果得到的10 - 100 nm的像素尺寸、更優(yōu)選地30 — 60 nm的像素尺寸的圖像分辨率。在某些優(yōu)選實施例中，還可以使用結(jié)果得到的比感興趣特征的尺寸更大的像素尺寸的分辨率，雖然較大的像素尺寸將對位置誤差有所貢獻。例如，如果在尺寸為30 nm的對準特征的情況下使用在前一段中所述的實施例中的像素尺寸(50 - 60 nm)，則將不可能確定對準特征位于像素內(nèi)的什么位置。結(jié)果，對準特征的位置誤差(單獨地由像素尺寸產(chǎn)生) 可以大到20 - 30 nm (50 一 60 nm減30 nm)。由于此精確程度仍比甚至用典型的激光器工作臺能夠?qū)崿F(xiàn)的更大，所以在多個情況下此精確程度將是可接受的。在某種形式的坐標系中，目標(感興趣特征)的位置和優(yōu)選地對準特征的位置也應是已知的。在優(yōu)選實施例中，能夠從CAD覆蓋圖(如下文更詳細地描述的)或x、y坐標來確定位置，否則，該結(jié)構是重復陣列。圖像應具有足夠的分辨率，使得像素尺寸至少與要求的精度相當。例如，在一個優(yōu)選實施例中，250 μ m寬的圖像將是約4096像素寬，結(jié)果得到尺寸約為60納米的像素。這將適合于對尺寸為60納米或更大的特征(諸如對準點)進行成像或處理。然而，對于小于60nm 的特征而言，將要求較高的分辨率(和結(jié)果得到的較小的像素尺寸)。存在視場(也稱為水平場寬度或HFW)圖像分辨率與像素間距之間的直接平衡 HFW =(像素間距)*(像素數(shù)目)。為了在比250 μπιΧ 250 μ m大得多的區(qū)域上導航，在這里舉例說明的一些將導致由于較大像素間距和可能掃描失真而引起的可獲得的精確度的可能降低，除非圖案化引擎的分辨率增加至池或16k寬的圖像。在某些情況下，可能要求映射來理解任何掃描失真/非線性度。圖2示出了如上所述的通過將工作臺驅(qū)動至用于感興趣特征和將在初始圖像/ CAD覆蓋圖配準(下文描述)中使用的三個對準特征的坐標獲得的樣本的圖像。如圖2所示， 目標201 (包含感興趣特征)和三個對準特征(202、203、204)全部是已經(jīng)通過經(jīng)由表面層來研磨而部分地暴露在半導體表面上的過孔區(qū)。視場應是足夠大的，使得考慮到正在使用的工作臺/系統(tǒng)的精確度，確保感興趣特征的位置在將被成像的區(qū)域內(nèi)。例如，在具有樣本工作臺(其具有士2Mm的精確度)的粒子束系統(tǒng)中，用于感興趣特征和分開約2000 nm的三個對準特征的視場應至少為8 MfliXS Mm以保證感興趣特征在被成像的視場內(nèi)。然而，通常， 根據(jù)本發(fā)明，可以使用約125MfflX125Mffl的大得多的視場。再次參考圖1，在步驟17中，能夠由用于半導體樣本上的元件/特征的計算機輔助設計(CAD)數(shù)據(jù)來構造示出CAD多邊形330 (表示樣本或工件上的特征位置的理想化幾何形狀)的覆蓋圖并將其疊加在樣本的帶電粒子束圖像上。在圖3中示出了此類坐標系覆蓋圖。如果需要，可以如下所述地執(zhí)行CAD覆蓋圖與圖像之間的初始配準。注意，在圖3中， 由CAD多邊形指示的多個半導體特征沒有被暴露并仍被掩埋在表面層下面。通常，如圖3和4所示，覆蓋圖相對于圖像的初始定位將可能是稍微不準確的。在可選步驟18中，可以使用數(shù)字放大來在目標和對準點上進行變焦。一旦已經(jīng)掃描了目標區(qū)域，則數(shù)字變焦的使用允許用戶“導航”已掃描的圖像以對基準或感興趣特征進行定位。與將通過移動工作臺并對樣本進行重新成像來進行導航相比，在圖像周圍進行導航更快且更加容易得多。數(shù)字變焦(例如，圖4中的約8:1變焦)允許用戶快速地對包含感興趣特征的大體區(qū)域進行定位并然后放大以更準確地對感興趣特征、與坐標覆蓋圖一起使用的對準特征和/或如下所述的傳遞基準進行定位。在圖4中，已放大圖像使得很明顯過孔340未適當?shù)嘏cCAD多邊形330對準。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，數(shù)字變焦的使用允許操作員在感興趣特征處或附近的圖像(和CAD覆蓋圖)上進行放大以便執(zhí)行圖像和覆蓋圖之間的坐標系配準以便更準確地使圖像與CAD覆蓋圖對準。如本領域的技術人員將認識到的，數(shù)字變焦的使用幫助克服了能夠例如在計算機監(jiān)視器上在視覺上向操作員顯示的細節(jié)的水平方面的固有限制。然而，在本發(fā)明的某些實施例中，可以使用自動化計算機控制來代替操作員，例如通過使用圖像識別/機器視覺。對于自動化實施例而言，將很明顯不需要數(shù)字變焦的使用。然后可以例如通過使用諸如鼠標和屏幕上光標的計算機定位設備來識別坐標系覆蓋圖上的對準點和相應元素。圖5示出重新配準過程中的第一步驟。使用數(shù)字放大，用戶能夠在圖像和CAD覆蓋圖上放大，并指定用于圖像內(nèi)的各種區(qū)域的局部偏移。正在被數(shù)字放大的區(qū)域在縮略圖551中被示為正方形550。如圖5所示，圖像已在對準點202處被數(shù)字地變焦。再次參考圖1，在步驟20中一如圖5所示一操作員可以(用鼠標或其它適當?shù)亩ㄎ辉O備)點擊CAD多邊形330中的一個的中心544并然后點擊樣本圖像中的相應特征(過孔 340)的中心M2。然后針對如圖6所示的對準特征204 (步驟22)和如圖7所示的對準特征203 (步驟24)重復該過程。一旦已經(jīng)識別了坐標系覆蓋圖中的對準特征和相應元素的位置，則然后可以在步驟26中測量圖像上的對準點與CAD覆蓋圖之間的目標區(qū)域中的偏移或覆蓋圖誤差。圖4 中的誤差在目標區(qū)域中約為1. 4um。為了修正此誤差，將在步驟觀中執(zhí)行三點重新配準，并對CAD覆蓋圖進行拉伸、旋轉(zhuǎn)和/或移位以產(chǎn)生與圖像的匹配。如本領域的技術人員將認識到的，CAD覆蓋圖與圖像之間的偏移誤差可能起因于許多源僅舉幾個例子，原始工作臺鎖中的操作員誤差、FIB圖像的不精確校準(放大和/或旋轉(zhuǎn))、局部管芯變形或離子柱偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)中的非線性度。無論誤差源是什么，通常不可能實現(xiàn)CAD覆蓋圖與大視場FIB圖像內(nèi)的每個點之間的完美的對應。此問題的一個解決方案是執(zhí)行根據(jù)需要對CAD覆蓋圖進行拉伸、移位和/或旋轉(zhuǎn)以產(chǎn)生特定FIB圖像的自定義匹配的3點重新配準。在授予俄勒岡州希爾巴羅市的FEI公司(也是本發(fā)明的受讓人)且通過引用結(jié)合到本文中的授予Lindquist等人的美國專利No. 5，541, 411 (對于“Image-to-image Registration Focused Ion Beam System”)中詳細地討論了這種類型的圖像配準。如Lindquist所述和圖5 — 8所示，配準操作包括選擇例如粒子束圖像上的三個點和將被對準的另一圖像(根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，諸如CAD覆蓋圖)上的三個相應點。 可以經(jīng)由與來自顯示器的視覺反饋相結(jié)合的鼠標的使用來交互地選擇對準點。例如，如果對準點R1、R2和R3被選擇為粒子束圖像中的可見的對準點，則在期望其配準的坐標系覆蓋圖上選擇三個相應的點(Cl、C2、C3)。一旦選擇了圖像和坐標系中的相應點，則該過程確定參考圖像的點(Rl、R2、R3)與在先圖像上的點(Cl、C2、C3)之間的變換T，使得T (Cl) =R1、 儀〇2)=1 2且11(03)=1 3。由于在屏幕的特定坐標系內(nèi)點的坐標位置是已知的，所以容易地用線性代數(shù)方法來確定點之間的變換。一旦已經(jīng)確定了變換操作T，則創(chuàng)建新的空(即空白)圖像，然后進入循環(huán)并在新的圖像中選擇第一像素。一旦選擇了像素，則進行關于是否所有像素已被處理的確定。如果已經(jīng)處理了所有像素，則完成配準并退出該過程。然而，如果尚未處理所有像素，則該過程使用坐標變換T來繼續(xù)并從在先圖像中選擇相應的像素。然后將來自在先圖像的所選像素數(shù)據(jù)從在先圖像讀取到新圖像的所選像素位置中。如果變換已經(jīng)映射了處于在先圖像邊界之外的新圖像的所選位置，則在新的圖像位置中放置空數(shù)據(jù)。此空數(shù)據(jù)可以包括例如空白表示或黑色背景表示。接下來，該過程循環(huán)返回，以再次選擇新圖像中的下一個像素，并且該過程以迭代的方式繼續(xù)，直至新圖像中的所有像素都已被處理的那一時間為止。
在優(yōu)選實施例中，借助于自動化計算機腳本來執(zhí)行圖像和CAD多邊形的配準和偏移計算。在配準完成之后，如圖8所示，現(xiàn)在適當?shù)貙矢采w圖和目標過孔。新的圖像可以相對于原始圖像稍微傾斜，因為變換操作將容納圖像之間的平移、 旋轉(zhuǎn)、縮放和傾角差。根據(jù)上述步驟，優(yōu)選地通過選擇帶電粒子圖像和坐標系中的三個相應對準點來實現(xiàn)圖像至圖像配準，雖然可以使用不同數(shù)目的對準點，其中更多的點提供更準確的對準。相應對準點之間的變換被確定并施加于將被配準的圖像以產(chǎn)生被適當配準的輸出圖像?？商鎿Q地，改善精確度的可選步驟是對具有接近于目標位點的其它對準特征的附加位點進行成像。然后通過對由單獨圖像所指示的位置取平均值來確定目標位點。此步驟是尤其期望的，以在每個圖像使用單個對準特征時提供良好的精確度。由計算機處理器來適當?shù)貓?zhí)行該步驟，其中，各種圖像是存儲在圖像緩沖器中并在適當?shù)娘@示器上示出的位映射圖像。一旦已經(jīng)適當?shù)貙柿藞D像和坐標系，則需要將該對準“傳遞”至樣本本身。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，這可以通過使用傳遞基準來實現(xiàn)。諸如改變視場時的系統(tǒng)漂移和圖像移位及縮放差之類的因素使得帶電粒子束的定位在納米尺度是稍微可變的。傳遞基準的使用允許獨立參考點快速地且精確地對感興趣特征進行定位。傳遞基準可以是樣本上的現(xiàn)有且可容易地識別的特征(如在圖像中看到的)，或者是作為對準過程的一部分由FIB/SEM 產(chǎn)生的一個。適合于用作傳遞基準的現(xiàn)有特征應是能夠被一致地識別的視場內(nèi)的唯一特征。優(yōu)選基準還將允許沿著χ和y兩個方向?qū)⑸涫恢镁_地定位。例如，一個適當?shù)幕鶞士赡苁莾蓷l線的交叉點(十字形基準)。適當?shù)幕鶞蔬€可以是樣本中的不規(guī)則，或者甚至是位于視場內(nèi)的一塊污垢或碎屑。再次參考圖1，在步驟30中，在導航到圖像內(nèi)的感興趣特征的位置之后，在圖像中識別一個或多個適當?shù)膫鬟f基準，并記錄圖像內(nèi)的感興趣特征與(多個)基準之間的偏移。 再次，數(shù)字變焦可以用來將感興趣特征的位置處的區(qū)域的圖像放大以幫助適當傳遞基準的定位。優(yōu)選地，將使用兩個或更多傳遞基準。通常，使用傳遞基準的數(shù)目越大，感興趣特征的定位精確度越大。如果適當?shù)慕Y(jié)構未出現(xiàn)在樣本的表面上，則在步驟32中，可以在視場內(nèi)但與感興趣特征分離的位置處、優(yōu)選地在將不損壞感興趣點的位置中產(chǎn)生基準標記。例如，可以通過接近于目標位點的FIB研磨或FIB/SEM沉積來在樣本上產(chǎn)生基準標記?？梢允褂萌魏芜m當?shù)姆椒▉懋a(chǎn)生基準，包括例如聚焦離子束濺射、用離子束進行表面著色、氣體輔助蝕刻或沉積或電子束誘導氣體輔助蝕刻或沉積。在許多情況下，通過沉積進行的基準形成將是優(yōu)選的，因為其具有較小的侵入性(產(chǎn)生對樣本表面的較少損壞)并提供更好的對比度(因為使用不同的材料)?；鶞士梢杂煽扇菀椎貐^(qū)別的形狀制成，以使得其能夠被一致地識別和定位。在產(chǎn)生了適當基準的情況下，在步驟33中，應在產(chǎn)生基準之后對樣本表面重新成像。然后可以用新的圖像來重復上述對準步驟16—觀。在步驟34中，一旦識別了適當?shù)膫鬟f基準，則確定并記錄傳遞基準與感興趣特征之間的偏移(優(yōu)選地在計算機存儲器中)。圖9示出其中已經(jīng)使用上述方法和兩個研磨基準 104和106來對十字圖案的拐角102進行定位的樣本。使用本文所述的方法，以實驗方式來確定在<100 nm內(nèi)的拐角102的位置。
再次地，產(chǎn)生并使用的基準的數(shù)目越大，相對于感興趣特征的射束放置的精確度越大。在優(yōu)選實施例中，可以例如通過離子研磨完全在感興趣特征的位置周圍產(chǎn)生框架或方框(雖然如圖9所示，在對準標記106而不是感興趣特征102周圍研磨框架基準104)。在圖10中示出了此類研磨基準框架，其中，感興趣掩埋特征(由于表面層而尚不可見)位于基準框架404內(nèi)。對準特征402、403、404 (其已被暴露)在圖10中也是可見的。通過使用如圖10所示的框架基準，一旦框架內(nèi)的感興趣特征被暴露(優(yōu)選地通過框架內(nèi)的離開表面層的研磨/蝕刻)，可以針對沿著框架的任何點來確定特征偏移，本質(zhì)上提供能夠用來確定偏移的無限數(shù)目的基準位置。這提供基準與感興趣特征之間的偏移的更準確確定。再次參考圖1，一旦已經(jīng)選擇或產(chǎn)生了適當?shù)幕鶞?，則在步驟36中，在感興趣特征的位置處對樣本進行重新成像。優(yōu)選地，將顯著較小的視場用于此成像步驟。通常，視場將是對于感興趣特征的期望處理而言典型的一個，例如，IOymXlOym視場。能夠以較大的置信度來使用此較小視場，因為在上述配準步驟之后，以足夠的精確度知道特征的位置以保證特征將在較小的視場內(nèi)。然后能夠在步驟38中在新圖像中容易地識別(多個)傳遞基準。并且在步驟40中，使用(多個)記錄的偏移來容易地且準確地對感興趣特征進行定位。 一旦射束被正確地安置，則在步驟42中，可以使用粒子束通過例如研磨樣本、向樣本上沉積材料或?qū)颖具M行成像和執(zhí)行度量衡學來處理樣本。圖11是示出根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例的產(chǎn)生一個或多個樣本的步驟的流程圖(不使用CAD多邊形的視覺覆蓋圖)。優(yōu)選地，圖11中描述的過程可以是完全或部分地自動化的。在步驟110中，將樣本加載到粒子束系統(tǒng)中。例如，適當?shù)臉颖究梢允前雽w晶片，其可以被以僅1 一 2 μ m的精確度加載到具有樣本工作臺的雙射束FIB/SEM中。然后使用感興趣特征的已知坐標來對工作臺進行定位，使得感興趣特征在粒子束的視場內(nèi)。由于典型樣本工作臺的低精確度，不能單獨使用坐標以足夠的精確度來識別感興趣特征的精確位置。在步驟111中，獲取目標區(qū)域的高分辨率圖像(例如4096像素寬)圖像，包括兩個或更多對準點(例如，諸如200 μ mX200 μ m正方形區(qū)域的拐角的可識別特征)。在步驟112 中，對適當對準點進行定位。如上所述，可以在樣本圖像中識別適當?shù)膶侍卣鞑⒃谥付ㄌ卣髟跇颖旧系奈恢玫淖鴺讼禂?shù)據(jù)中識別相應的元素(諸如用于特定半導體晶片的CAD數(shù)據(jù))。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，還可以使用圖像識別軟件來自動地選擇適當?shù)膶侍卣?。適當?shù)膱D像識別軟件可從例如馬薩諸塞州內(nèi)蒂克的Cognex公司獲得?？梢浴坝柧殹眻D像識別軟件以通過使用類似特征的樣本圖像或通過使用來自CAD數(shù)據(jù)的幾何信息來對適當?shù)膶侍卣鬟M行定位。這在要處理多個類似樣本(例如，具有相同設計的大量半導體晶片)的情況下可能是尤其期望的。還可以使用自動化FIB或SEM度量衡學來識別或幫助識別對準特征。度量衡學可以由基于圖像的圖案識別、邊緣發(fā)現(xiàn)、ADR、質(zhì)心計算、斑點等組成。 根據(jù)本發(fā)明的將實現(xiàn)完全或部分自動化圖像處理、度量衡學和機器控制的適當軟件優(yōu)選地提供圖案識別和邊緣檢測工具以及“do while (循環(huán)結(jié)構)”循環(huán)能力，諸如也可從本發(fā)明的受讓人FEI公司獲得的IC3D 軟件。在步驟114中，如上文更詳細地描述的，基于偏移的計算來將對準點的坐標系與圖像對準。在步驟116中，使用此對準來計算圖像中的期望感興趣特征的位置。在可選步驟118中，在感興趣特征的附近執(zhí)行重新配準。在步驟120中，確定適當?shù)膫鬟f基準是否存在于樣本表面上。再次地，可以使用圖像識別軟件來自動地選擇傳遞基準?？商鎿Q地，可以最初由“訓練的”圖像識別軟件和操作員來選擇適當?shù)膫鬟f基準以在后續(xù)的樣本中對適當?shù)膫鬟f基準進行定位。如果不存在適當?shù)膫鬟f基準，則在步驟122中，產(chǎn)生物理基準以允許目標定位?？梢岳缬萌缟纤龅腇IB、SEM或其它已知方法向目標區(qū)域的側(cè)面產(chǎn)生基準。與標記的偏移應是足夠大的，以保證目標位點將不會被標記損壞或模糊。根據(jù)工作臺的精確度，可能需要遠離感興趣特征若干ym來形成基準?？梢杂刹僮鲉T來指定用于產(chǎn)生的傳遞基準的位置，例如通過使用鼠標來在期望的基準位置周圍拖曳虛擬框。然后，自動化度量衡學軟件可以精確地測量基準相對于樣本位置處的可識別特征的位置(例如，距離特定特征的右邊緣 15nm)。為了處理后續(xù)樣本，然后在指定的精確位置處自動地產(chǎn)生基準。還可以使用CAD數(shù)據(jù)來指定基準位置以指定基準相對于晶片表面上的特定結(jié)構的位置。只要傳遞基準距離感興趣特征足夠遠地產(chǎn)生(考慮工作臺導航的精確度)，就可以用這種類型的自動化過程來安全地產(chǎn)生適當?shù)膫鬟f基準。在產(chǎn)生了傳遞基準的情況下，可以獲取第二高分辨率圖像并重復過程步驟111 -118以便適當?shù)厥沟诙D像(示出傳遞基準)與坐標系配準。在步驟124中，然后識別適當?shù)膫鬟f基準(預先存在或產(chǎn)生的)并記錄傳遞基準與感興趣特征之間的(多個)偏移。在步驟126中，使用所記錄的基準偏移來精確地對感興趣特征進行定位，使得能夠精確地安置粒子束。執(zhí)行最終對準的一個方法將是例如通過繪制圖案框來在高分辨率圖像中的基準上產(chǎn)生覆蓋圖。如果用戶現(xiàn)在以較高的放大倍率來獲取圖像，則能夠通過將標記和圖案對準(例如通過使用射束移位)來找到目標位點。通過使用此新型工藝，能夠?qū)Ω信d趣特征進行定位并將粒子束放置控制在士30 nm或者甚至更小以內(nèi)。這允許在步驟128 中以非常精確的射束放置來處理樣本，即使樣本工作臺單獨地不能實現(xiàn)此類精確導航。在步驟130中，確定是否要處理其它樣本。如果是，則將后續(xù)樣本加載到粒子束系統(tǒng)中并重復步驟111 一 130 (優(yōu)選地如上所述自動地)。如果不是，則該過程停止。圖13示出可以用來實現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的典型雙射束FIB/SEM系統(tǒng)210。本發(fā)明的一個實施例利用使用垂直于樣本表面的平面或傾斜幾度的離子束和具有還從離子束的軸傾斜例如52度的軸的電子束的雙射束FIB/SEM系統(tǒng)210。在某些實施例中，離子束和電子束能夠?qū)剩沟脙蓚€射束的視場重合至幾微米或更小以內(nèi)。離子束通常用來對工件進行成像和機械加工，并且電子束主要用于成像，但是還可以用于工件的某些修改。電子束通常將產(chǎn)生比離子束圖像更高的分辨率的圖像，并且將不損壞類似于離子束的觀察表面。由兩個射束形成的圖像可能看起來不同，并且兩個射束因此能夠提供比單個射束更多的信息。此類雙射束系統(tǒng)可以從單獨的組件實現(xiàn)，或者替換地，可以源自于諸如Altura 或Expida (可從俄勒網(wǎng)州希爾巴羅市獲得的系統(tǒng))的常規(guī)設備。還可以使用其它粒子束系統(tǒng)來實現(xiàn)本發(fā)明，包括例如諸如僅FIB或SEM系統(tǒng)的單射束系統(tǒng)或具有兩個FIB鏡筒的雙射束系統(tǒng)。
聚焦離子束系統(tǒng)210包括具有上頸部212的抽空外殼211，包括提取器電極和靜電光學系統(tǒng)的聚焦鏡筒216和離子源214位于所述上頸部212內(nèi)。粒子束218從離子源214 通過鏡筒216并在示意性地在220處朝著樣本222指示的靜電偏轉(zhuǎn)裝置之間通過，樣本222 例如包括位于下室226內(nèi)的可活動X-Y-Z工作臺2M上的半導體器件?？梢圆捎秒x子泵或其它泵送系統(tǒng)(未示出)來抽口頸部212。在真空控制器232的控制下用渦輪分子和機械泵送系統(tǒng)230來抽口室226。真空系統(tǒng)在室226內(nèi)提供在約1 X 10_7托和5X 10_4托之間的真空。如果使用輔助蝕刻、蝕刻阻燃氣體或沉積前體氣體，則室背景壓力可能上升，通常至約 1Χ1(Γ5 托。高壓電源234被連接到離子源214以及聚焦鏡筒216中的適當電極以便形成離子束218并將其向下指引。依照由圖案發(fā)生器238提供的規(guī)定圖案操作的偏轉(zhuǎn)控制器和放大器236被耦合到偏轉(zhuǎn)板220，從而可以控制射束218在樣本222的上表面上描繪出相應的圖案。在某些系統(tǒng)中，如本領域中眾所周知的，將偏轉(zhuǎn)板放置在最終透鏡之前。離子源214通常提供鎵的金屬離子束，雖然可以使用其它離子源，諸如多會切或其它等離子體離子源。離子源214通常能夠被聚焦到樣本222處的亞十分之一微米寬射束以便通過離子研磨、增強型蝕刻、材料沉積來修改樣本222或出于對樣本222進行成像的目的。用于檢測用于成像的二次離子或電子發(fā)射的帶電粒子倍增器240被連接到信號處理器 Μ2，在那里，來自帶電粒子倍增器240的信號被放大、轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并經(jīng)受信號處理。結(jié)果得到的數(shù)字信號是在監(jiān)視器244上顯示樣本222的圖像。掃描電子顯微鏡Ml以及電源和控制單元245還提供有FIB/SEM系統(tǒng)210。通過在陰極252與陽極2Μ之間施加電壓來從陰極252發(fā)射電子束Μ3。借助于聚光透鏡256 和物鏡258將電子束243聚焦到細微斑點。借助于偏轉(zhuǎn)線圈260在樣本上二維地掃描電子束對3。由電源和控制單元245來控制聚光透鏡256、物鏡258和偏轉(zhuǎn)線圈沈0的操作?？梢詫㈦娮邮?43聚焦到樣本222上，其在下室226內(nèi)的能活動Χ_Υ_Ζ工作臺224 上。掃描電子顯微鏡241產(chǎn)生被跨越結(jié)構的表面(優(yōu)選地以光柵圖案)掃描的細微聚焦電子束對3。當電子束對3中的電子撞擊在工件222的表面上時，發(fā)射二次電子和背散射電子。 分別地，由二次電子檢測器240或背散射電子檢測器262來檢測這些電子。由二次電子檢測器240或背散射電子檢測器262產(chǎn)生的模擬信號被信號處理器單元242放大并轉(zhuǎn)換成數(shù)字亮度值?？梢詫⒔Y(jié)果得到的數(shù)字信號作為樣本222的圖像顯示在監(jiān)視器244上。打開門270以便將樣本222插到可以被加熱或冷卻的工作臺2Μ上，并且還用于對內(nèi)部氣體供應貯存器進行維修(如果使用一個的話)。門被聯(lián)鎖，使得如果系統(tǒng)處于真空下，則其不能被打開。高壓電源向離子束鏡筒216中的電極提供適當?shù)募铀匐妷阂员慵铍x子束218并使其聚焦。氣體遞送系統(tǒng)246延伸至下室226中以便引入并朝著樣本222指引氣態(tài)蒸氣。轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人的授予Casella等人的美國專利No. 5，851，413(對于“feis Delivery Systems for Particle Beam Processing”)描述了適當?shù)臍怏w遞送系統(tǒng)M6。在也轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人的授予Rasmussen的美國專利No. 5, 435, 850 (對于“Gas Injection System”)中描述了另一氣體遞送系統(tǒng)。例如，可以遞送碘以增強蝕刻，或者可以遞送金屬有機化合物以沉積金屬。系統(tǒng)控制器219控制雙射束系統(tǒng)20的各種部分的操作。通過系統(tǒng)控制器119，用戶能夠通過輸入到常規(guī)用戶接口(未示出)中的命令以期望的方式來促使掃描離子束218或電子束143。系統(tǒng)控制器119還可以包括計算機可讀存儲器221且可以依照存儲在存儲器 221中的數(shù)據(jù)或編程指令來控制雙射束系統(tǒng)110。存儲在存儲器221中的關于樣本/半導體的CAD數(shù)據(jù)可以用來產(chǎn)生CAD多邊形覆蓋圖或用來對如上所述的感興趣特征和對準點或傳遞基準進行定位的其它位置數(shù)據(jù)。雖然本發(fā)明的以上描述主要針對用于局部區(qū)域?qū)Ш降母呔_度射束放置的方法， 但應認識到執(zhí)行本方法的操作的設備將進一步在本發(fā)明的范圍內(nèi)。此外，應認識到可以經(jīng)由計算機硬件或軟件或兩者的組合來實現(xiàn)本發(fā)明的實施例。根據(jù)本說明書所述的方法和圖，可以使用標準編程技術(包括配置有計算機程序的計算機可讀存儲介質(zhì))以計算機程序?qū)崿F(xiàn)所述方法，其中，這樣配置的存儲介質(zhì)促使計算機以特定和預定義的方式進行操作?？梢砸愿呒壝嫦虺绦蚧?qū)ο缶幊陶Z言來實現(xiàn)每個程序以與計算機系統(tǒng)通信。然而，如果需要， 可以以匯編或機器語言來實現(xiàn)程序。在任何情況下，語言可以是編譯或解釋語言。此外，程序可以在專用集成電路上運行，出于該目的來對所述專用集成電路編程。此外，可以在任何類型的計算平臺中實現(xiàn)方法，包括但不限于個人計算機、微型計算機、主機、工作站、聯(lián)網(wǎng)或分布式計算環(huán)境、單獨地、被集成到帶電粒子工具或其它成像設備的計算機平臺或與之通信的計算機平臺等?？梢砸源鎯υ诖鎯橘|(zhì)或器件上的機器可讀代碼來實現(xiàn)本發(fā)明的方面，無論其是能移動的還是被集成到計算平臺的，諸如硬盤、光學讀和/或?qū)懘鎯橘|(zhì)、RAM、ROM等，使得其可被可編程計算機讀取，以便在由計算機讀取存儲介質(zhì)或器件以執(zhí)行本文所述過程時配置和操作計算機。此外，可以通過有線或無線網(wǎng)絡來傳送機器可讀代碼或其各部分。本文所述的發(fā)明包括這些及其它各種類型的計算機可讀存儲介質(zhì)(當此類介質(zhì)包含用于與微處理器或其它數(shù)據(jù)處理器相結(jié)合地實現(xiàn)上述步驟的指令或程序時)。本發(fā)明還包括根據(jù)本文所述的方法和技術被編程時的計算機本身。可以將計算機程序應用于輸入數(shù)據(jù)以執(zhí)行本文所述的功能并從而對輸入數(shù)據(jù)進行變換以生成輸出數(shù)據(jù)。輸出信息被應用于諸如顯示監(jiān)視器的一個或多個輸出設備。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，變換數(shù)據(jù)表示物理和有形對象，包括在顯示器上產(chǎn)生物理和有形對象的特定視覺描述。本發(fā)明的優(yōu)選實施例還利用諸如FIB或SEM的粒子束設備以便使用粒子束對樣本進行成像。用來對樣本進行成像的此類粒子固有地與樣本相交互，從而導致一定程度的物理轉(zhuǎn)變。此外，遍及本說明書，利用諸如“計算”、“確定”、“測量”、“生成”、“檢測”、“形成”等術語的討論還指的是計算機系統(tǒng)或類似電子設備的操縱被表示為計算機系統(tǒng)內(nèi)的物理量的數(shù)據(jù)并將其變換成被類似地表示為計算機系統(tǒng)或其它信息存儲、傳輸或顯示設備內(nèi)的物理量的其它數(shù)據(jù)的動作和過程。本發(fā)明的優(yōu)選實施例因此提供用于到樣本表面上的局部區(qū)域內(nèi)的感興趣特征的高精確度射束放置和導航的方法，包括
將樣本加載到粒子束系統(tǒng)中；
使用第一視場來獲取樣本表面上的局部區(qū)域的第一圖像，第一視場足夠大以保證感興趣特征的位置被包括在圖像中(基于其來考慮成像系統(tǒng)的精確度)，第一圖像包括感興趣特征的位置和在感興趣特征附近的一個或多個對準點，并且所述第一圖像還具有使得圖像像素尺寸等于或小于對準點的分辨率； 將坐標系覆蓋圖疊加在第一圖像上，坐標系覆蓋圖表示樣本表面上的特征的理想化坐標；
使用第一圖像中的多個對準點和坐標系覆蓋圖中的相應理想化元素使第一圖像與坐標系配準；
在圖像和坐標系已被配準之后，使用來自坐標系的已知坐標導航到所獲取的第一圖像中的感興趣特征的位置；
識別第一圖像中的一個或多個傳遞基準，其中，所述傳遞基準包括能夠被容易地識別的樣本表面上的唯一可見特征；
記錄傳遞基準與感興趣特征之間的偏移；
使用第二視場來獲取樣本表面的第二圖像，所述第二視場小于第一視場且包括感興趣特征和所述一個或多個傳遞基準；
識別第二圖像中的所述一個或多個傳遞基準；
使用傳遞基準與感興趣特征之間的記錄偏移來精確地導航到感興趣特征的位置。此外，所述方法可以包括在產(chǎn)生所述一個或多個期望傳遞基準之后對局部區(qū)域重新成像并重復以下步驟
將坐標系覆蓋圖疊加在第一圖像上，坐標系覆蓋圖表示樣本表面上的特征的理想化坐標；
使用第一圖像中的多個對準點和坐標系覆蓋圖中的相應理想化特征使第一圖像與坐標系配準；以及
在圖像和坐標系已被配準之后，使用來自坐標系的已知坐標導航到所獲取的第一圖像中的感興趣特征的位置。本發(fā)明的優(yōu)選實施例還提供了一種用于在粒子束系統(tǒng)中精確地對樣本上的感興趣特征進行定位的方法，包括
用粒子束對樣本的目標區(qū)域進行成像以獲得第一圖像，該目標區(qū)域包括具有已知坐標的一個或多個附加可見對準特征和感興趣特征的位置，所述第一圖像是足夠高的使得第一圖像像素尺寸不多于任何所述對準特征的尺寸的兩倍；
將坐標系的圖形表示疊加在第一圖像上，該坐標系使用理想化幾何形狀來表示目標區(qū)域內(nèi)的可見特征的位置；
對第一圖像內(nèi)的具有已知坐標的所述一個或多個對準特征進行定位； 確定疊加坐標系與第一圖像之間的偏移誤差； 使坐標系與第一圖像對準；
在第一圖像內(nèi)對樣本表面上的一個或多個唯一可見樣本特征進行定位以用作傳遞
基準；
記錄傳遞基準與感興趣特征的位置之間的偏移；
在感興趣特征的位置處用粒子束來獲取樣本的第二圖像，所述第二圖像具有比第一圖像更小的視場；
對第二圖像中的傳遞基準進行定位；
使用傳遞基準與感興趣特征之間的記錄偏移對第二圖像內(nèi)的感興趣特征進行定
位； 使用感興趣特征的位置來控制粒子束的放置；以及 使用粒子束來處理樣本。本發(fā)明的優(yōu)選實施例還提供一種用于在不依賴于工作臺移動的情況下對樣本進行導航的方法，所述樣本具有目標區(qū)域，該目標區(qū)域具有感興趣特征和一個或多個對準點， 所述方法包括
獲取目標區(qū)域的第一圖像；
在目標區(qū)域內(nèi)用對準點的理想化坐標系來覆蓋圖像； 對在感興趣特征附近的圖像內(nèi)的一個或多個對準點進行定位； 使理想化坐標系與圖像對準；
對在目標區(qū)域內(nèi)但與樣本分離的樣本上的一個或多個唯一特征進行定位； 記錄第一圖像中的唯一特征與感興趣特征之間的偏移； 獲取具有較小視場的樣本的新圖像，所述新圖像包括感興趣特征；以及 對新圖像中的感興趣特征進行定位。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，第一圖像的分辨率產(chǎn)生在10 - 60 nm范圍內(nèi)的像素尺寸。并且，所述坐標系覆蓋圖優(yōu)選地包括表示半導體表面上的特征的位置并被在視覺上疊加顯示在第一圖像上的理想化幾何形狀。所述對準點優(yōu)選地包括第一圖像中的與坐標系覆蓋圖中的幾何形狀相對應的一個或多個可見特征，并且其中，使第一圖像與坐標系配準的步驟包括使第一圖像與坐標系覆蓋圖匹配，使得第一圖像中的對準點和相應的幾何形狀對準。使第一圖像與坐標系配準的步驟優(yōu)選地包括通過使用計算機定位設備來指示第一圖像中的對準點并且還使用計算機定位設備來指示坐標系覆蓋圖中的相應位置而交互地選擇對準點。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，使第一圖像與坐標系配準包括對一個或多個對準特征進行定位并確定一個或多個對準特征與坐標覆蓋圖中的相應特征之間的偏移誤差。使第一圖像與坐標系配準優(yōu)選地包括使得第一圖像中的對準特征與坐標系覆蓋圖中的相應元素匹配并使坐標系覆蓋圖與第一圖像對準。使坐標系覆蓋圖與第一圖像對準優(yōu)選地包括對坐標系覆蓋圖進行移位、旋轉(zhuǎn)、拉伸或調(diào)整大小以便使第一圖像與坐標系覆蓋圖匹配。本發(fā)明的優(yōu)選實施例還包括在使用第一圖像中的多個對準特征和坐標系覆蓋圖中的相應理想化特征來使第一圖像與坐標系配準之后，對在感興趣特征附近具有其它對準特征的一個或多個附加位點進行重新成像并對由不同圖像指示的偏移誤差求平均值。獲取目標區(qū)域的第一圖像；用目標區(qū)域內(nèi)的對準點的理想化坐標系覆蓋該圖像； 對在感興趣特征附近的圖像內(nèi)的一個或多個對準點進行定位；使理想化坐標系與圖像對準；對在目標區(qū)域內(nèi)但與樣本分離的樣本上的一個或多個唯一特征進行定位；記錄第一圖像中的唯一特征與感興趣特征之間的偏移；獲取具有較小視場的樣本的新圖像，該新圖像包括感興趣特征；以及對新圖像中的感興趣特征進行定位的步驟全部都可以由在計算機機器上實行的自動化計算機腳本來執(zhí)行，所述計算機機器被可操作地連接到粒子束系統(tǒng)。此外，本發(fā)明的優(yōu)選實施例可以包括帶電粒子系統(tǒng)，其包括存儲計算機指令以執(zhí)行上述方法的步驟的存儲器。識別第一圖像中的一個或多個傳遞基準的步驟優(yōu)選地包括在感興趣特征的位置附近的樣本上產(chǎn)生一個或多個適當?shù)膫鬟f基準。在感興趣特征的位置附近的樣本上產(chǎn)生一個或多個適當?shù)膫鬟f基準可以包括在樣本表面中研磨溝槽以用作基準，所述溝槽形成完全圍繞感興趣特征的位置的框架。識別已放大第一圖像中的一個或多個傳遞基準可以包括產(chǎn)生在局部區(qū)域內(nèi)但與感興趣特征分離的一個或多個期望傳遞基準。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，可以通過離子束濺射或表面著色、氣體輔助蝕刻或沉積或電子束誘導氣體輔助蝕刻或沉積來產(chǎn)生所述一個或多個期望傳遞基準。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，第一圖像具有至少IOOMfflX IOOMffl的視場和/或第二圖像具有為第一視場的尺寸的10%或更小的視場。本發(fā)明的優(yōu)選實施例還可以包括帶電粒子系統(tǒng)，其包括存儲計算機指令以執(zhí)行上述方法的步驟的存儲器。此外，本發(fā)明的優(yōu)選實施例提供一種用于準確地對樣本上的感興趣特征進行定位的設備，包括
用于支撐樣本的能活動樣本工作臺； 用于產(chǎn)生粒子束以對樣本進行成像的粒子束鏡筒；以及
計算機可讀存儲器，其存儲計算機指令，該指令包括用于控制所述設備并促使所述設備執(zhí)行以下步驟的程序
(i)獲取目標區(qū)域的第一圖像；
(ii)在目標區(qū)域內(nèi)用對準點的理想化坐標系來覆蓋圖像；
(iii)對在感興趣特征附近的圖像內(nèi)的一個或多個對準點進行精確地定位；
(iv)使理想化坐標系與圖像對準；
(ν)對在目標區(qū)域內(nèi)但與樣本分離的樣本上的一個或多個唯一特征進行定位；
(vi)記錄第一圖像中的唯一特征與感興趣特征之間的偏移；
(vii)獲取具有較小視場的樣本的新圖像，所述新圖像包括感興趣特征；
(viii)對新圖像中的感興趣特征進行定位；以及
(ix)使用感興趣特征的位置來控制粒子束相對于樣本的放置。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述樣本工作臺可以具有士500 nm或更大的位置誤差，同時能夠?qū)Ω信d趣誤差進行定位，并且能夠以士 100 nm或更好的定位精確度相對于樣本來安置粒子束。更優(yōu)選地，以士30 nm或更好的定位精確度相對于樣本來安置粒子束。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述樣本工作臺可以具有士 100 nm或更大的位置誤差，同時能夠?qū)Ω信d趣特征進行定位，并且能夠以士30 nm或更好的定位精確度相對于樣本來安置粒子束ο本發(fā)明具有廣泛的適用性，并且能夠提供如以上示例所述和所示的許多益處。本實施例將根據(jù)特定的應用而大大地改變，并且不是每個實施例都將提供可由本發(fā)明實現(xiàn)的所有益處并滿足可由本發(fā)明實現(xiàn)的所有目的。適合于執(zhí)行本發(fā)明的帶電粒子束系統(tǒng)商業(yè)上可從例如本申請的受讓人FEI公司處購買到。然而，即使大部分前述描述都針對FIB研磨和成像的使用，但用來處理期望樣本的射束可以包括例如電子束、激光束或例如來自液態(tài)金屬離子源或等離子體離子源的聚焦或成形離子束或任何其它帶電粒子束。此外，雖然大部分前述描述是針對粒子束系統(tǒng)，但本發(fā)明可以應用于采用能活動樣本工作臺來導航到樣本特征的位置的任何適當樣本成像系統(tǒng)。雖然大部分前述描述是針對半導體晶片，但本發(fā)明可以應用于任何適當?shù)囊r底或表面。此外，每當在本文中使用術語“自動”、“自動化”或類似術語時，那些術語將被理解為包括自動或自動化過程或步驟的手動發(fā)起。在以下討論和權利要求中，以可擴充方式來使用術語“包括”和“包含”，并且因此應將其解釋為意指“包括但不限于”。術語“集成電路” 指的是在微芯片的表面上被圖案化的一組電子組件及其互連(共同地為內(nèi)部電路元件)。術語“半導體器件”一般指的是可以被集成到半導體晶片、從晶片分割(singulate)或被封裝以在電路板上使用的集成電路(IC)。術語“FIB”或“聚焦離子束”在本文中用來指任何準直離子束，包括被離子光學裝置聚焦的射束和成形離子束。當在本文中討論系統(tǒng)工作臺或射束放置或?qū)Ш降奈恢谜`差或精確度時，術語士 100 nm (或士30nm或士X nm)意味著射束可以在100 nm (或30 nm或Xnm)的最大誤差內(nèi)指向樣本上的位置。術語“士 X nm的精確度”或“Xnm或更好的定位精確度”意味著該精確度為至少X nm且包括所有更小的值。術語“X nm或更大的精確度”意味著精確度為至少Xnm且包括所有更大的值。在本說明書中未具體地定義任何術語的程度上，意圖是對術語給定其普通且平常的意義。附圖意圖幫助理解本發(fā)明，并且除非另外指明，并不按比例描繪。雖然已詳細地描述了本發(fā)明及其優(yōu)點，但應當理解的是在不脫離由所附權利要求定義的本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以對本文所述的實施例進行各種變更、替換和修改。此外，本申請的范圍并不意圖局限于本說明書中所述的物質(zhì)、裝置、方法和步驟的過程、 機器、制造、組成的特定實施例。如本領域的技術人員將容易地從本發(fā)明的公開認識到的， 根據(jù)本發(fā)明，可以利用執(zhí)行與本文所述的相應實施例基本上相同的功能或?qū)崿F(xiàn)基本上相同的結(jié)果的目前存在或稍后將開發(fā)的物質(zhì)、裝置、方法或步驟的過程、機器、制造、組成。因此， 所附權利要求意圖在其范圍內(nèi)包括物質(zhì)、裝置、方法或步驟的此類過程、機器、制造、組成。
權利要求
1.一種用于到樣本表面上的局部區(qū)域內(nèi)的感興趣特征的高精確度射束放置和導航的方法，包括將樣本加載到粒子束系統(tǒng)中；使用第一視場來獲取樣本表面上的局部區(qū)域的第一圖像，該第一視場足夠大以保證感興趣特征的位置被包括在圖像中，基于其來考慮成像系統(tǒng)的精確度，第一圖像包括感興趣特征的位置和在感興趣特征附近的一個或多個對準點，并且所述第一圖像還具有使得圖像像素尺寸等于或小于對準點的分辨率；將坐標系覆蓋圖疊加在第一圖像上，該坐標系覆蓋圖表示樣本表面上的特征的理想化坐標；使用第一圖像中的多個對準點和坐標系覆蓋圖中的相應理想化元素使第一圖像與坐標系配準；在圖像和坐標系已被配準之后，使用來自坐標系的已知坐標導航到所獲取的第一圖像中的感興趣特征的位置；識別第一圖像中的一個或多個傳遞基準，其中，所述傳遞基準包括能夠被容易地識別的樣本表面上的唯一可見特征；記錄傳遞基準與感興趣特征之間的偏移；使用第二視場來獲取樣本表面的第二圖像，所述第二視場小于第一視場且包括感興趣特征和所述一個或多個傳遞基準；識別第二圖像中的所述一個或多個傳遞基準；使用傳遞基準與感興趣特征之間的記錄偏移來精確地導航到感興趣特征的位置。
2.權利要求1的方法，其中，第一圖像的分辨率產(chǎn)生在10— 60 nm范圍內(nèi)的像素尺寸。
3.權利要求1的方法，其中，所述坐標系覆蓋圖包括表示半導體表面上的特征的位置并被在視覺上疊加顯示在第一圖像上的理想化幾何形狀。
4.權利要求3的方法，其中，所述對準點包括第一圖像中的與坐標系覆蓋圖中的幾何形狀相對應的一個或多個可見特征，并且其中，使第一圖像與坐標系配準的步驟包括使第一圖像與坐標系覆蓋圖匹配，以使得第一圖像中的對準點和相應的幾何形狀被對準。
5.權利要求4的方法，其中，使第一圖像與坐標系配準的步驟包括通過使用計算機定位設備來指示第一圖像中的對準點并且還使用計算機定位設備來指示坐標系覆蓋圖中的相應位置來交互地選擇對準點。
6.權利要求1的方法，其中，使第一圖像與坐標系配準包括對一個或多個對準點進行定位并確定一個或多個對準點與坐標覆蓋圖中的相應特征之間的偏移誤差。
7.權利要求6的方法，其中，使第一圖像與坐標系配準包括使第一圖像中的對準點與坐標系覆蓋圖中的相應元素匹配并使坐標系覆蓋圖與第一圖像對準。
8.權利要求7的方法，其中，使坐標系覆蓋圖與第一圖像對準包括對坐標系覆蓋圖進行移位、旋轉(zhuǎn)、拉伸或調(diào)整大小以便使第一圖像與坐標系覆蓋圖匹配。
9.權利要求1的方法，還包括在使用第一圖像中的多個對準點和坐標系覆蓋圖中的相應理想化特征來使第一圖像與坐標系配準之后，對在感興趣特征附近具有其它對準點的一個或多個附加位點進行重新成像并對由不同圖像指示的偏移誤差求平均值。
10.權利要求1的方法，其中，由在計算機機器上實行的自動化計算機腳本來執(zhí)行使第一圖像與坐標系配準的步驟。
11.權利要求1的方法，其中，識別第一圖像中的一個或多個傳遞基準的步驟包括在感興趣特征的位置附近的樣本上產(chǎn)生一個或多個適當?shù)膫鬟f基準。
12.權利要求11的方法，其中，在感興趣特征的位置附近的樣本上產(chǎn)生一個或多個適當?shù)膫鬟f基準包括在樣本表面中研磨溝槽以用作基準，所述溝槽形成完全圍繞感興趣特征的位置的框架。
13.權利要求1的方法，其中，識別已放大第一圖像中的一個或多個傳遞基準包括產(chǎn)生在局部區(qū)域內(nèi)但與感興趣特征分離的一個或多個期望傳遞基準。
14.權利要求13的方法，其中，通過離子束濺射或表面著色、氣體輔助蝕刻或沉積或電子束誘導氣體輔助蝕刻或沉積來產(chǎn)生所述一個或多個期望傳遞基準。
15.權利要求13的方法，還包括在產(chǎn)生所述一個或多個期望傳遞基準之后，對局部區(qū)域重新成像并重復以下步驟將坐標系覆蓋圖疊加在第一圖像上，該坐標系覆蓋圖表示樣本表面上的特征的理想化坐標；使用第一圖像中的多個對準點和坐標系覆蓋圖中的相應理想化特征使第一圖像與坐標系配準；以及在圖像和坐標系已被配準之后，使用來自坐標系的已知坐標導航到所獲取的第一圖像中的感興趣特征的位置。
16.權利要求1的方法，其中，所述第一視場為至少IOOMfflXlOOMffl。
17.權利要求1的方法，其中，所述第二視場為第一視場的尺寸的10%或更小。
18.權利要求6的方法，其中，所述偏移誤差用來在獲取第二圖像之前安置粒子束。
19.一種包括存儲計算機指令以執(zhí)行權利要求1的步驟的存儲器的帶電粒子系統(tǒng)。
20.一種用于在粒子束系統(tǒng)中精確地對樣本上的感興趣特征進行定位的方法，包括 用粒子束對樣本的目標區(qū)域進行成像以獲得第一圖像，該目標區(qū)域包括具有已知坐標的一個或多個附加可見對準特征和感興趣特征的位置，所述第一圖像是足夠高的使得第一圖像像素尺寸不多于任何所述對準特征的尺寸的兩倍；將坐標系的圖形表示疊加在第一圖像上，該坐標系使用理想化幾何形狀來表示目標區(qū)域內(nèi)的可見特征的位置；對第一圖像內(nèi)的具有已知坐標的所述一個或多個對準特征進行定位； 確定疊加坐標系與第一圖像之間的偏移誤差； 使坐標系與第一圖像對準；在第一圖像內(nèi)對樣本表面上的一個或多個唯一可見樣本特征進行定位以用作傳遞基準；記錄傳遞基準與感興趣特征的位置之間的偏移；在感興趣特征的位置處用粒子束來獲取樣本的第二圖像，所述第二圖像具有比第一圖像更小的視場；對第二圖像中的傳遞基準進行定位；使用傳遞基準與感興趣特征之間的記錄偏移對第二圖像內(nèi)的感興趣特征進行定位； 使用感興趣特征的位置來控制粒子束的放置；以及使用粒子束來處理樣本。
21.權利要求20的方法，其中，所述對準特征包括第一圖像中的與疊加坐標系中的幾何形狀相對應的一個或多個可見特征，并且其中，使坐標系與第一圖像對準的步驟包括使第一圖像與疊加坐標系匹配，以使得第一圖像中的對準特征和相應的幾何形狀被對準。
22.權利要求20的方法，其中，使坐標系與第一圖像對準包括對疊加坐標系進行移位、旋轉(zhuǎn)、拉伸或調(diào)整大小以便使第一圖像與疊加坐標系匹配。
23.權利要求20的方法，還包括在使用第一圖像中的多個對準特征和疊加坐標系中的相應理想化特征來使坐標系與第一圖像對準之后，對在感興趣特征附近具有其它對準特征的一個或多個附加位點進行重新成像并對由附加圖像指示的偏移誤差求平均值。
24.權利要求20的方法，其中，由在計算機機器上實行的自動化計算機腳本來執(zhí)行確定疊加坐標系與第一圖像之間的偏移誤差以及使坐標系與第一圖像對準的步驟。
25.權利要求20的方法，其中，由在計算機機器上實行的自動化計算機腳本來執(zhí)行使用傳遞基準和感興趣特征之間的記錄偏移來對第二圖像內(nèi)的感興趣特征進行定位以及使用感興趣特征的位置來控制粒子束的放置的步驟。
26.權利要求1的方法，其中，在第一圖像內(nèi)對樣本表面上的一個或多個唯一可見樣本特征進行定位以用作傳遞基準的步驟包括在感興趣特征的位置附近的樣本上產(chǎn)生一個或多個適當?shù)膫鬟f基準。
27.權利要求沈的方法，其中，在感興趣特征的位置附近的樣本上產(chǎn)生一個或多個適當?shù)膫鬟f基準包括在樣本表面中研磨溝槽以用作基準，所述溝槽形成完全圍繞感興趣特征的位置的框架。
28.權利要求20的方法，其中，所述第一圖像具有至少為IOOMfflXIOOMfli的視場。
29.權利要求觀的方法，其中，所述第二圖像具有為第一圖像的視場的尺寸的10%或更小的視場。
30.一種包括存儲計算機指令以執(zhí)行權利要求20的步驟的存儲器的帶電粒子系統(tǒng)。
31.一種用于在不依賴于工作臺移動的情況下對樣本進行導航的方法，所述樣本具有目標區(qū)域，該目標區(qū)域具有感興趣特征和一個或多個對準點，所述方法包括獲取目標區(qū)域的第一圖像；在目標區(qū)域內(nèi)用對準點的理想化坐標系來覆蓋圖像；對在感興趣特征附近的圖像內(nèi)的一個或多個對準點進行定位；使理想化坐標系與圖像對準；對在目標區(qū)域內(nèi)但與樣本分離的樣本上的一個或多個唯一特征進行定位；記錄第一圖像中的唯一特征與感興趣特征之間的偏移；獲取具有較小視場的樣本的新圖像，所述新圖像包括感興趣特征；以及對新圖像中的感興趣特征進行定位。
32.權利要求31的方法，其中，由在計算機機器上實行的自動化計算機腳本來執(zhí)行獲取目標區(qū)域的第一圖像；用目標區(qū)域內(nèi)的對準點的理想化坐標系來覆蓋該圖像；對在感興趣特征附近的圖像內(nèi)的一個或多個對準點進行定位；使理想化坐標系與圖像對準；對在目標區(qū)域內(nèi)但與樣本分離的樣本上的一個或多個唯一特征進行定位；記錄第一圖像中的唯一特征與感興趣特征之間的偏移；獲取具有較小視場的樣本的新圖像，該新圖像包括感興趣特征；以及對新圖像中的感興趣特征進行定位的步驟，所述計算機機器在操作中被連接到粒子束系統(tǒng)。
33.一種用于精確地對樣本上的感興趣特征進行定位的設備，包括 用于支撐樣本的能活動樣本工作臺；用于產(chǎn)生粒子束以對樣本進行成像的粒子束鏡筒；以及計算機可讀存儲器，其存儲計算機指令，該指令包括用于控制所述設備并促使所述設備執(zhí)行以下步驟的程序(i)獲取目標區(qū)域的第一圖像；(ii)在目標區(qū)域內(nèi)用對準點的理想化坐標系來覆蓋圖像；(iii)對在感興趣特征附近的圖像內(nèi)的一個或多個對準點進行精確地定位；(iv)使理想化坐標系與圖像對準；(ν)對在目標區(qū)域內(nèi)但與樣本分離的樣本上的一個或多個唯一特征進行定位；(vi)記錄第一圖像中的唯一特征與感興趣特征之間的偏移；(vii)獲取具有較小視場的樣本的新圖像，所述新圖像包括感興趣特征；(viii)對新圖像中的感興趣特征進行定位；以及(ix)使用感興趣特征的位置來控制粒子束相對于樣本的放置。
34.權利要求33的設備，其中，所述樣本工作臺具有士500 nm或更大的位置誤差，并且其中，能夠以士 100 nm或更小的位置誤差來相對于樣本安置所述粒子束。
35.權利要求33的設備，其中，能夠以士30 nm或更小的位置誤差來相對于樣本設置所述粒子束。
全文摘要
一種在半導體芯片制造領域中用于局部區(qū)域?qū)Ш降母呔_度射束放置的改進方法。本發(fā)明舉例說明一種其中甚至在工作臺/導航系統(tǒng)不能正常地進行到相對較大的局部區(qū)域(例如，區(qū)域200μm×200μm)內(nèi)的感興趣位點的高精確度導航的情況下也有可能進行此類高精確度導航的方法。大的區(qū)域、高分辨率掃描、數(shù)字變焦和圖像到理想化坐標系的配準的組合使得能夠在不依賴于工作臺移動的情況下在局部區(qū)域周圍實現(xiàn)導航。一旦獲取了圖像，則任何樣本或射束漂移將不影響對準。優(yōu)選實施例因此允許具有低于100nm精確度的到樣本上的位點的精確導航，甚至在沒有高精確度工作臺/導航系統(tǒng)的情況下。
文檔編號H01J37/20GK102246258SQ200980149693
公開日2011年11月16日 申請日期2009年10月11日 優(yōu)先權日2008年10月12日
發(fā)明者呂 C., D. 卡爾森 P., J. 楊 R. 申請人:Fei 公司