[发明专利]在切削工件时形成图像

说明书

技术领域

本发明涉及切削(milling)工件和使工件成像的方法，该工件呈现一面(face)，该方法包括：将工件放置在真空环境中，使聚焦粒子射束射向表面，采用预定图案在表面上扫描所述射束以照射工件的点，从而切削工件，从探测辐射(响应于撞击工件的粒子射束而从工件产生)的探测器采集信号，以及将源自该信号的数据存储在计算机存储器中，该数据由此形成工件的面的表示。

本发明还涉及用于执行根据本发明的方法的软件。

这样的方法从国际申请PCT/US2007/082159中获知。

背景技术

在例如半导体工业中，样品从半导体晶圆获得以在例如透射电子显微镜(TEM)中检查。在TEM中检查的这样的样品典型地是具有大约10μm的边长和小于50nm(优选地30nm)厚度的矩形样品，尽管可使用其他尺寸和厚度。可以通过切削晶圆、留下从晶圆获得的用于进一步处理和/或检查的薄膜片而从晶圆获得这样的样品。

注意在本上下文中切削包括溅射和蚀刻。切削典型地在聚焦离子射束装置(FIB)中完成，在FIB中聚焦离子射束射向晶圆以用于切削。

切削速度常常通过在切削工件时用注气系统(GIS)将适当流体的喷射流射向晶圆使得该流体的层吸附到晶圆的表面而提高。当晶圆和吸附的流体用离子射束照射时该流体引起增强的切削或蚀刻。

当从晶圆脱离时该薄膜片(也称为薄片)常常太厚而不能在TEM中检查，因此进一步处理典型地包括减薄该样品到典型小于50nm、常常在20-40nm厚的范围内的最终厚度。

已知的国际申请描述薄片如何从以半导体晶圆形式的工件上脱离。将晶圆放入FIB并且在晶圆的表面中形成基准标记，一组基准标记用于粗定位而一组基准标记用于精定位。另外保护层局部地附加在待形成薄片的位置以便保护薄片避免不希望的暴露于离子射束。通过使具有相对高的射束电流(beam current)的离子射束采用薄膜片分开两个槽的这样的方式射向晶圆的表面，在晶圆中形成该两个槽。在切削期间槽相对于离子射束的位置通过测量粗基准标记的位置来重复核查。这样消除了工件相对于离子射束的漂移。当槽足够深时，可以减薄该膜片。通过调节离子射束到较低射束电流并且测量离子射束相对于精基准标记的位置而完成减薄。然后通过在膜片的表面上几乎平行地扫描射束而局部减薄膜片，产生膜片的所谓“抛光”。

如本领域内技术人员已知的，用FIB对晶圆成像包括使聚焦离子射束射向晶圆并且采用预定图案(例如，采用光栅)在晶圆的表面上扫描射束。响应于撞击，例如电子和二次离子等的离子射束辐射从晶圆产生。在成像期间射束切削表面是不希望的副作用，因为成像优选地在不损伤基准标记的情况下完成。

注意为了形成图像，单个扫描足够了，尽管重复扫描可用于提高信噪比。

已知的国际申请描述使晶圆的表面成像以确定基准标记的位置以便将射束正确地放置在待切削的晶圆的部分。

已知的国际申请还描述膜片或薄片的最终减薄，该最终减薄常常称为清理切割或清洁截面。在该最终减薄中，离子射束朝感兴趣的特征一次扫描一条线。通过该切割图案，射束以连续模式执行一组线切割以便逐渐使线切割步进暴露的表面以清洁它。当多个切削走材料的线切割到达槽的底部时，线在另一个槽的方向上步进，并且新层从薄片上切削掉。

已知方法的缺点是没有形成通过切削而暴露的面的图像，而且任意端点必须基于如从晶圆的表面形成的图像。

发明内容

本发明计划为此提供技术方案。

在这点上，本发明特征在于射束基本上平行于工件的面来撞击工件，被照射的点形成重复扫描的单个曲线，在每次扫描期间材料从表面不同距离切削掉，并且计算机存储器存储工件上的曲线的多次扫描的数据，由此该面在一个方向上由粒子射束的方向限定而在另一个方向上沿该曲线被限定。

本发明基于以下认识：通过探测当重复切削单个线或曲线时产生的辐射，每个线对应于从表面移除的其他的线或曲线。因此对于垂直于水平表面撞击的射束，垂直面(平行于撞击射束的方向)被成像。这与现有技术成像方式相反，现有技术中射束垂直地撞击水平表面产生被成像的水平面(平行于表面)。

注意用曲线扫描工件是已知的，如前面描述的，这产生一系列线切割。然而，这从未在切削该切削面时与FIB成像结合。相反FIB成像用于使基准标记所在的表面成像。

还注意，使该切削面成像从使用离子射束切削和用电子射束成像的仪器获知，电子射束相对于离子射束倾斜并且在工件的位置与离子射束相交。这些仪器在工业中被广泛接受，但明显比仅具有FIB镜筒(column)的装置更贵。