通过确定剩余距离来确定终点的制作方法

背景技术：

1、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

1、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。

2、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。

3、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。

4、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。

5、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。

6、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。

7、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)。

8、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。

9、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。

10、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。

11、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一轴的参考面位置中的一个相应参考面位置的像素坐标和对应于沿着第二轴的活动切片位置中的一个相应活动切片位置的像素坐标。多个像素可具有取决于针对相应面位置和相应活动切片位置评估的接近度度量的强度值。每个参考面位置可具有到参考目标位置的预先确定的距离。可对合成图像执行二维拟合以获得优化预先确定的标准的线。使用该线，可将第一位置映射到沿着第一轴的坐标，该坐标具有到参考目标位置的参考距离。距离值可基于该坐标的参考距离来设置。可使用霍夫变换或霍夫变换的改编来执行二维拟合。

12、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。背面切割面的背面图像可用于确定背面切割面与背面目标位置之间的第二距离值。基于指示第一位置在关于目标位置的公差范围内的所确定的距离值，可从样品分离包括切割面的至少一部分的薄片。可响应于所确定的距离值而发出指示已经到达目标位置的通知，所确定的距离值指示第一位置处于目标位置处以在预先确定的公差范围内。另选地，在确定的距离值指示第一位置在关于目标位置的预先确定的公差范围之外的情况下，可朝向该目标位置进一步蚀刻样品。可在进一步蚀刻之前修改一个或多个蚀刻控制参数。蚀刻可在第一方向上逐渐增加切割深度。样品可包括在第一方向上具有周期性的结构。样品可包括由以下组成的一维阵列、二维阵列或三维阵列：半导体装置、光电子装置、纳米结构、存储器单元、存储器接口电路或晶体管。蚀刻可包括以下中的一种或多种：由聚焦离子束(fib)执行的铣削、等离子体蚀刻、激光蚀刻或气体辅助铣削。

13、在另一方面，所公开的技术可以实现为存储可由一个或多个硬件处理器执行的可执行指令的计算机可读介质。在执行这些指令时，处理器可被致动以：(a)使得离子束将样品铣削到在当前位置处的切割面；(b)从扫描电子显微镜(sem)获取该切割面的图像；(c)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，以确定指示当前位置与目标位置之间的间隔的距离值；(d)如果当前位置在相对于目标位置的公差范围内，则发出指示已经到达目标位置的通知；否则，使得离子束重新开始铣削样品。

14、在一些示例中，这些指令可进一步致动该一个或多个处理器以在铣削到在当前位置处的切割面之前获取在参考面位置处的参考图像的序列。预先确定的参考可以是这些参考图像，并且比较可包括计算所获取的图像与参考图像之间的相应相似性得分。这些指令可进一步致动该一个或多个处理器以：从参考图像提取第一特征；确定第一特征的属性的参考值，其中预先确定的参考是参考值；识别切割面的图像中的对应于第一特征的一个或多个第二特征；并且确定该一个或多个第二特征的对应属性值。将图像与预先确定的参考进行比较可包括将对应属性值与参考值进行比较。

15、从参考附图进行的以下详细描述中将更显而易见本发明的以上和其它目标、特征和优点。