铣削多层式物体的制作方法

铣削多层式物体
相关申请的交叉引用
1.本技术要求2019年6月7日提交的美国非临时申请第16/435,367号的优先权，以所有目的其全部内容通过引用合并于此。


背景技术：

2.诸如各种半导体对象(例如，半导体晶片、显示面板、太阳能晶片)之类的多层式对象可以包括微观尺度的多层。令人感兴趣的是所述层的尺寸(例如厚度)以及一层覆盖在另一层之上的方式。
3.越来越需要提供用于评估多层式对象的系统、非瞬态计算机可读介质、以及方法。


技术实现要素：

4.提供一种用于铣削多层式对象的方法。所述方法可以包括：(i)接收或确定与铣削工艺有关的铣削参数，所述铣削参数可以包括下列项中的至少二者：(a)散焦强度，(b)铣削工艺的持续时间，(c)在铣削工艺中供应给物镜的偏置电压，(d)离子束能量，和(e)离子束电流密度；以及(ii)通过在保持铣削参数的同时应用铣削工艺来形成凹坑，其中所述应用铣削工艺可包括将散焦的离子束引导到多层式对象上。
5.可提供一种存储指令的非瞬态计算机可读介质，所述指令用于：(i)接收或确定与铣削工艺有关的铣削参数；其中，铣削参数可包括以下项中的至少二者：(a)离焦强度；(b)铣削工艺的持续时间；(c)在铣削工艺中供应给物镜的偏置电压；(d)离子束能量，和(e)离子束电流密度；以及(ii)通过在保持铣削参数的同时应用铣削工艺来形成凹坑，其中，所述应用铣削工艺可包括将散焦的离子束引导到多层式对象上。
6.可提供一种铣削机，所述铣削机可包括控制器及聚焦的离子束柱。所述控制器可经配置用于接收或确定与铣削工艺有关的铣削参数。所述铣削参数可包括以下项中的至少二者：(a)离焦强度；(b)铣削工艺的持续时间；(c)在铣削工艺中供应给物镜的偏置电压；(d)离子束能量；(e)离子束电流密度。所述聚焦的离子束柱可经配置用于通过在保持所述铣削参数的同时应用铣削工艺来形成凹坑。所述应用铣削工艺可包括将散焦的离子束引导到多层式对象上。
附图说明
7.可以在说明书的总结部分中特别指出并明确请求保护所要保护的主题的示例。然而，通过参考以下详细说明，当结合附图阅读时，可较佳地理解本公开内容的实施例的组成和操作方法以及其目的、特征和优点，其中：
8.图1是使用聚焦的离子束在多层式对象中形成的凹坑的图像的示例；
9.图2是使用散焦的离子束在多层式对象中形成的凹坑的图像的示例；
10.图3是使用散焦的离子束在多层式对象中形成的凹坑的图像的示例；
11.图4是使用散焦的离子束在多层式对象中形成的凹坑的图像的示例；
12.图5是聚焦的离子束柱的示例；
13.图6是扫描型电子显微镜柱的示例；以及
14.图7是铣削机的示例；以及
15.图8示出了方法的示例。
16.应理解，为了说明的简化及清楚起见，图中所示的元件未必按比例绘制。例如，为了清楚起见，一些元件的尺寸可能相对于其他元件被放大。此外，在认为适当的情况下，可以在附图之间重复附图标记以指示对应或相似的元件。
具体实施方式
17.在以下详细说明中，阐述了许多具体细节以便提供对本公开内容的实施例的透彻理解。然而，本领域技术人员将理解，可以在没有所述具体细节的情况下实施本公开内容的当前实施例。在其他情况下，未详细描述熟知的方法、工艺、和组件，以免模糊本公开内容的当前实施例。
18.在说明书的总结部分中特别指出并明确请求保护被视为本公开内容的实施例的主题。然而，当结合附图阅读时，通过参考以下详细说明，可以较佳地理解本公开内容的实施例的组成和操作方法以及其目的、特征、和优点。
19.由于本公开内容的本实施例的所示实施例在很大程度上可使用本领域技术人员已知的电子部件和电路来实现，因此为了理解和了解本公开内容的实施例的基本概念，并且为了不混淆或分散本公开内容的实施例的教示，不会在比如以上示出那样认为必要的范围更大的程度上解释细节。
20.说明书中对方法的任何引用均应作必要的变化以适用于能够执行所述方法的铣削机，并且应作必要的变化而适用于存储指令的非瞬态计算机可读介质，所述指令一旦由计算机执行，即会执行所述方法。
21.说明书中对系统的任何引用都应作必要的变化后应用于系统可以执行的方法，并应作必要的变化后应用于存储可以由铣削机执行的指令的非瞬态计算机可读介质。
22.说明书中对非瞬态计算机可读介质的任何引用都应作必要的变化以适用于能够执行存储在非瞬态计算机可读介质中的指令的铣削机，并且应作必要的变化而适用于可以由计算机执行的方法读取存储在非瞬态计算机可读介质中的指令。
23.可以提供用于铣削多层式对象的铣削机、方法以及非瞬态计算机可读介质。铣削涉及应用铣削工艺，所述工艺可包括将散焦的离子束引导到多层式对象的表面上。铣削可涉及使用未聚焦的离子束形成具有对角边缘的凹坑。使用高电流未聚焦的离子束的铣削，可以在使用遵循三维扫描图案的聚焦较低电流离子束形成暴露表面所需的一小部分的时间下，形成多层式对象的对角暴露表面。
24.可以基于将要铣削的材料、期望的尺寸、和通过铣削形成的凹坑的光滑度，来确定铣削工艺的各种铣削参数。
25.铣削参数可以包括散焦强度、铣削的持续时间、供应给物镜的偏置电压、离子束能量、离子束的电流密度中的至少二者。
26.凹坑的直径可取决于束能量、离子束的电流密度、和散焦强度。凹坑的深度可取决于束能量、电流密度、暴露时间、和所铣削的材料。
27.可以以一种或多种方式来得知铣削的铣削参数与凹坑参数之间的映射。例如-映射可以基于应用不同铣削参数时执行的实际铣削操作。可只测试铣削参数值的所有可能组合的一部分。再举一个示例-铣削操作可基于铣削的模拟或其他估计值-即使不执行任何铣削。
28.可以以各种方式获得散焦，例如，通过向铣削机的聚焦的离子束柱的物镜上增加偏置电压。偏置电压可以是用于将带电粒子束朝样品加速的加速电压的一部分(例如，小于百分之一、小于百分之五、或其他任何值)。
29.以下列出铣削参数和凹坑参数的非限制性示例。假定所述多层式对象具有在硅块上方形成的交替的氧化物-氮化物层。交替的氧化物-氮化物层的总厚度约为5微米。可以使用其他尺寸和其他材料。a)聚焦的xe束具有30kev的束能量、300na的探针电流、约17kv的物镜电压、和5秒钟的暴露时间-形成了粗糙的凹坑90(1)(参见图1)，且具有底部，所述底部的形状为直径是5微米的内圆(暴露的硅块)。在形成凹坑之前，所述对象包括穿过多层并到达硅基板的孔90(2)。凹坑的形成使孔在不同深度暴露。孔90(2)非常小，且由元件符号90(2)表示，但在图1中可能非直接可见的。图1的图像91中示出凹坑90(1)。b)向物镜添加200伏的偏置电压并且将暴露增加到十秒钟，形成了光滑的凹坑90'(1)(请参见图2的图像92)，其直径为40微米，并具有底部，所述底部的形状为直径是10微米的内圆。图1和图2的图像是在相同条件下采集的扫描电子图像。例如-相同的电压、相同的工作距离、相同的倾斜角)。尽管如此-图2的图像92是在视场中获得的，所述视场为视场91的两倍。c)向物镜添加400伏的偏置电压并且将暴露时间增加到15秒，形成了光滑的、直径为75微米的凹坑90"(1)(参见图3的图像93)，但是具有底部，所述底部没有到达硅块。可以使用用于确定与图像的像素有关的深度信息的图像处理，来处理图3的图像93(以及图1的图像91及图2的图像92)。可以使用边缘检测和/或对比度分析来检测多层。d)向物镜添加600伏的偏置电压并且将暴露增加到60秒，从而形成了图4的光滑的凹坑91(11)(参见图像94)，其直径为100微米且具有底部，所述底部的形状为直径是20微米的内圆。
30.所述凹坑可以使形成在一个或多个暴露层中的结构元件暴露，并且可以使用例如临界尺寸扫描电子显微镜(cdsem)来测量所述结构元件的临界尺寸。所述结构元件的非限制性示例可以是在所述一个或多个层中形成的孔(例如，图1的孔90(2))。所述孔可以穿过所有多层。所述孔可以被填充或可以是空的。一个被填充的孔可以形成在三维nand存储器阵列中使用的导电路径。
31.结构元件的临界尺寸的测量可包括(a)使用对比图像分析来识别每个凹坑内的不同层，从而映射不同深度的xy坐标，以及(b)在一个或多个深度处对一个或多个结构元件进行成像(例如-使用cdsem)来获取不同深度处的结构元件临界尺寸的统计信息。
32.铣削机可包括一个或多个检测器。所述一个或多个检测器可以获取有关凹坑的信息-尤其是有关一旦铣削成凹坑的暴露的层的信息。具有更适度斜率的光滑凹坑的形成可
极大地提高所获得信息的准确性-尤其是相较于从粗糙凹坑所获得的更多噪声且不准确的信息。
33.从一个或多个检测器所获得的信息可用于产生层的深度与层的尺寸之间的映射。
34.因为对角线暴露的表面是弯曲的并且是非线性的，所以(i)凹坑图像的像素之间的距离与(ii)与所述像素关联的深度之间，可存在非线性关系。
35.例如-假设多层式对象的各层具有相同的厚度，则由于对角线暴露表面的非线性，不同层的边缘之间的距离可彼此不同。
36.可以以多种方式来得知此种非线性关系，例如，通过评估已知厚度的层内的已知尺寸的凹坑的图像。凹坑可以是对称的也可以是不对称的，且图像处理应补偿对称度的变化。所述补偿可以基于已知参考的获得的图像。
37.因此-当使用具有非线性斜率的散焦的离子束进行铣削时-需应用图像处理来识别不同层的不同深度。
38.但是-可通过校准未聚焦的离子束特性来控制凹坑的深度-例如，通过控制暴露时间。
39.因此，就散焦强度而言依照光束作用点，以及就暴露时间而言依照目标材料，可最佳化理想的(希望的)凹坑。
40.图5示出了诸如半导体晶片之类的多层式对象40、以及铣削机的聚焦的离子束柱10的示例。
41.聚焦的离子束柱10包括束源14、第一透镜18、物镜20、电源单元30、和用于控制聚焦的离子束柱10的控制器34。
42.第一透镜18可以是聚光器和/或扫描透镜。
43.物镜20可包括磁透镜22和静电透镜24。可以将偏置电压施加到静电透镜24。
44.聚焦的离子束柱10可包括附加的光学元件、其他光学元件等。
45.聚焦的离子束柱10可以产生离子束62。
46.离子束62可以倾斜、偏转一次或多次，可以以可垂直于多层式对象40的角度或倾斜角度撞击到多层式对象40上。
47.图5示出了由物镜20聚焦并到达未聚焦的多层式对象的上表面(位于第一平面51中)的离子束62。聚焦平面52在上表面下方并且在凹坑(未示出)下方。应当注意，聚焦平面可以在上表面上方。
48.所述散焦强度以及其他铣削参数，可以由控制器34控制。
49.图6示出了铣削机的扫描电子显微镜柱(sem柱)11的示例。
50.sem柱11可以包括束源15、第一双偏向透镜17、第二双偏向透镜19、透镜内检测器23、附加检测器27、能量滤波器29、物镜21、电源供应单元31、和用来控制sem柱11的控制器35。
51.物镜21可以包括磁透镜和静电透镜。可以将偏置电压施加到静电透镜。
52.sem柱11可以包括附加的光学元件、其他光学元件等。撞击多层式对象40的一次电子束61可以倾斜、偏向一次或多次(例如，四次
–
如图6所示)，可以以垂直于多层式对象40的角度或倾斜角度撞击多层式对象40，。
53.从多层式对象40发射的电子可以到达能量过滤器29或可以到达透镜内检测器23。
在图6中，到达能量过滤器29的电子被表示为63。
54.能量过滤器29可以选择性地将能量超过能量过滤器29所设置的阈值的电子传递到附加检测器27。阈值的改变可以允许不同能量的电子到达附加检测器27。
55.sem柱11可以包括检测器的任何组合。
56.图7示出了成像器和多层式对象40的两个示例。
57.在第一成像器101中，sem柱11与聚焦的离子束柱10彼此平行。在第二成像器102中，sem柱11与聚焦的离子束柱10彼此定向。
58.应当注意，一个柱或两个柱都可以相对于其他柱和/或相对于多层式对象40倾斜。
59.图8示出了方法200的示例。
60.方法200可以包括步骤210和220。
61.步骤210可以包括接收或确定与铣削工艺有关的铣削参数。
62.铣削参数可以包括以下项中的至少一些：(a)离焦强度，(b)铣削工艺的持续时间，(c)在铣削工艺中供应给物镜的偏置电压，(d)离子束能量，以及(e)离子束电流密度。
63.步骤220可以包括通过在保持铣削参数的同时，应用铣削工艺来形成凹坑，其中，应用铣削工艺可以包括将散焦的离子束引导到多层式对象上。
64.步骤210可以包括接收凹坑参数并且基于所述凹坑参数来确定所述铣削参数。
65.凹坑参数可以包括通过铣削工艺铣削的多层式对象的一种或多种材料、以及限定凹坑的形状和大小中的至少二者的空间参数。
66.步骤210可以包括基于所述铣削参数与所述凹坑参数之间的映射来确定所述铣削参数。
67.步骤210可以包括基于使用不同铣削参数而被应用的测试铣削工艺来确定所述映射。
68.关于铣削参数
–
a.离焦强度影响凹坑的大小、凹坑的形状、和离焦离子束的电流密度。例如，更强的散焦会导致更大的凹坑、更适度的倾斜凹坑、和更低的离焦离子束电流密度。b.铣削的持续时间确定了凹坑的深度。c.物镜偏置电压控制散焦强度。d.离子束能量不影响散焦，但较强的离子束能量可使散焦的离子束更深地穿透并且减少表面变形。e.离子束电流不确定散焦，但确定铣削速度与凹坑的大小。例如，更高的离子束电流可导致更快的铣削以及更大的凹坑。f.由于离子束电流和离子束能量的变化会改变散焦的离子束的轮廓，因此凹坑的形状与凹坑的大小受到离子束能量与离子束电流的影响。
69.凹坑参数可以包括通过铣削工艺铣削的多层式对象的一种或多种材料、以及限定凹坑的形状和大小中的至少二者的空间参数。
70.凹坑参数可以以任何方式来确定。例如，所述凹坑参数可以由使用者、铣削机的操作员等来确定。
71.可通过模拟、测试凹坑的实际铣削等，来计算所述铣削参数与所述凹坑参数之间的映射。
72.任何带电粒子束都可用任何倾斜角度。
73.在铣削220之后，所述方法可以进一步包括使用sem柱11收集多层中的一个或多个层中的感兴趣位置的临界尺寸(cd)测量值，处理所述cd测量值并且产生所述对象的三维(3d)分析。应用铣削工艺可以包括：在所述对象上的一个点或多个点上铣削、沿着扫描线或沿着任何其他铣削路径铣削、在所述对象的任何区域铣削、在孔的开口处或附近进行铣削等。
74.本公开内容的实施例还可以在用于在计算机系统上运行的计算机程序中实施，所述计算机程序至少包括代码部分，所述代码部分用于当在可编程设备(诸如计算机系统)上执行时，执行根据本公开内容的实施例的方法，或使可程序化设备能够执行根据本公开内容实施例的装置或系统的功能。所述计算机程序可使存储系统将磁盘驱动器分配给磁盘驱动器组。
75.计算机程序是指令列表，诸如特定的应用程序和/或操作系统。所述计算机程序可以例如包括以下项中的一者或多者：子例程、函数、工艺、对象方法、对象实现、可执行应用程序、小型应用程序、小服务程序、源代码、目标码、共享库/动态负载库、和/或其他设计用于在计算机系统上执行的指令序列。
76.所述计算机程序可存储在非瞬态计算机可读介质内部。可永久地、可移动地、或远程地耦合到信息处理系统的计算机可读介质上，而提供全部或一些计算机程序。所述计算机可读介质可以包括，例如但不限于，任意数量的以下项：磁性存储介质，包括磁盘与磁带存储介质；光存储介质，诸如光盘介质(例如cd-rom，cd-r等)以及数字视频磁盘存储介质；非易失性存储介质，包括基于半导体的存储单元，诸如闪存、eeprom、eprom、rom；铁磁性数字存储器；mram；易失性存储介质，包括寄存器、缓冲区、或高速缓存、主存储器、ram等。
77.计算机程序通常包括执行(运行)程序或一部分的程序、当前程序值与状态信息、以及由操作系统用于管理工艺的执行的资源。操作系统(os)是一种软件，用于管理计算机资源的共享，并为程序员提供用于访问所述资源的界面。操作系统处理系统数据及使用者输入，并通过分配和管理任务和内部系统资源作为对系统使用者和程序的服务来进行回应。
78.计算机系统可以例如包括至少一个处理单元、相关联的存储器、和多个输入/输出(i/o)设备。当执行计算机程序时，计算机系统根据计算机程序处理信息，并通过i/o装置产生结果输出信息。
79.在前述说明书中，已经参考本公开内容的实施例的特定示例描述了本公开内容的实施例。然而，将显而易见的是，在不脱离所附权利要求中阐述的本公开内容的实施例的更广泛的精神和范围的情况下，可在其中进行各种修改和改变。
80.此外，说明书和权利要求书中的用语“前”、“后”、“顶部”、“底部”、“上方”、“下方”等(如果有的话)仅用于描述目的，而不必用于描述永久的相对位置。应当理解，如此使用的用语在适当的情况下是可互换的，以使得本公开内容描述的本公开内容的实施方式例如能够以不同于本公开内容公开或描述的其他取向的方式操作。
81.尽管在示例中已经描述了特定的导电类型或电位的极性，但是应理解，导电类型和电位的极性可以相反。
82.本公开内容描述的每个信号可以被设计为正或负逻辑。在负逻辑信号的情况下，
所述信号为低电平有效，其中逻辑上为真对应于逻辑电平为零。在正逻辑信号的情况下，所述信号为高电平有效，其中逻辑上为真对应于逻辑电平为一。注意，本公开内容描述的任何信号可以被设计为负的或正的逻辑信号。因此，在替代实施例中，被描述为正的逻辑信号的那些信号可以被实现为负的逻辑信号，并且被描述为负的逻辑信号的那些信号可以被实现为正的逻辑信号。
83.此外，当将信号、状态位、或类似装置的产生分别表示为逻辑上为真或逻辑上为假状态时，在本公开内容中使用用语“宣告”或“置位”及“否定”(或“解除宣告”或“清除”)。如果逻辑上为真的状态是逻辑电平一，则逻辑上为假的状态是逻辑电平零。并且，如果逻辑上为真状态为逻辑电平零，则逻辑上为假为逻辑电平一。
84.本领域技术人员将认识到，逻辑块之间的边界仅是示例性的，并且替代实施例可以合并逻辑块或电路元件，或者对各种逻辑区块或电路元件施加功能的替代分解。因此，应当理解，本公开内容描述的架构仅是示例性的，并且实际上可以实现相同功能的许多其他架构。
85.有效地“关联”用于实现相同功能的组件的任何配置，从而实现期望的功能。因此，本公开内容中组合以实现特定功能的任何两个组件可以被视为彼此“关联”，从而实现期望的功能，而与架构或中间组件无关。同样，如此关联的任何两个组件也可以被视为彼此“可操作地连接”或“可操作地耦合”以实现期望的功能。
86.此外，本领域技术人员将认识到，上述操作之间的边界仅仅是示例性的。可以将多个操作组合成单个操作，可以将单个操作分布在附加操作中，并且可以在时间上至少部分重叠地执行操作。此外，替代实施例可包括多个特定操作，并且在各种其他实施例中可改变操作的顺序。
87.又例如，在一个实施例中，所示示例可以被实现为位于单个集成电路上或在相同元件内的电路。可替代地，示例可以被实现为以合适的方式彼此互连的任何数量的分离的集成电路或分离的元件。
88.又例如，示例或其部分可以实现为物理电路的软件或代码表示或可转换为物理电路的逻辑表示，例如为任何适当类型的硬件描述语言。
89.而且，本公开内容的实施例不限于以非可编程硬件实现的物理元件或单元，而是还可以应用于能够通过根据合适的程序代码进行操作来执行期望的元件功能的可编程元件或单元，诸如大型机、小型计算机、服务器，工作站、个人计算机、记事本、个人数字助理、电子游戏、汽车与其他嵌入式系统、手机、以及各种其他无线设备，在本公开内容中通常称为“计算机系统”。
90.然而，其他的修改、变化、和替代也是可能的。因此，说明书与附图应被认为是说明性的而不是限制性的。
91.在权利要求中，在括号之间的任何附图标记都不应解释为对权利要求的限制。单词“包括”并不排除权利要求中列出的元件或步骤之外的其他元件或步骤。此外，本公开内容所使用的用语“一个”被定义为一个或多个。而且，在权利要求中使用诸如“至少一个”及“一个或多个”之类的引入用语，不应解释为暗示不定冠词“一”或“一个”被引入另一种请求保护的元件而限制了任何特定的内容，即使相同权利要求包括引入用语“一个或多个”或“至少一个”以及不定冠词(诸如“一”或“一个”)，包含所述引入的请求保护的元件的权利要
求与仅包含一个这样的元件的实施方式。定冠词的使用也是如此。除非另有说明，否则诸如“第一”和“第二”之类的用语，用来任意地区分此类用语所描述的元件。因此，所述用语不一定用于指示此类元件的时间或其他优先顺序。在互不相同的权利要求中记载某些方式，并非表示不能有利地使用所述方式的组合。
92.尽管本公开内容已经示出并描述了本公开内容的实施例的某些特征，但是本领域普通技术人员现在将想到许多修改、替换、改变、以及均等物。因此，应理解的是，所附权利要求旨在涵盖落入本公开内容的实施例的真实精神内的所有此类修改和改变。