TW202208822A - 用於最佳聚焦離子束蝕刻的自適應幾何 - Google Patents

Abstract

一種評估包括不同材料交替層的樣本的區域的方法。該方法包括用聚焦離子束銑削包括不同材料的交替層的樣本的部分；減小銑削面積；及在減層製程期間多次重複銑削及減少步驟，直到該製程完成為止。

Description

用於最佳聚焦離子束蝕刻的自適應幾何

本申請案主張於2020年4月27日申請的美國專利案第16/859,974號的優先權。上述申請案的揭示內容出於所有目的以引用之方式整體併入本文。

本揭示案係關於用於最佳聚焦離子束蝕刻的自適應幾何。

在對電子材料及將此種材料製造成電子結構的製程的研究中，電子結構的樣本可用於顯微鏡檢驗，以進行故障分析及元件驗證。例如，包括一或更多個在其上形成的電子結構的樣本（諸如矽晶圓）可用聚焦離子束(focused ion beam; FIB)銑削及分析，以研究在晶圓上形成的結構的特定特性。

諸多現代電子結構在結構的一或更多個部分中包括諸多不同的材料交替層。移除一或更多個選定的層以分析或研究由多層形成的樣本上的結構特徵被稱為減層(delayering)，且此步驟可用聚焦離子束工具來完成。當進行減層製程時，從銑削的材料中產生二次電子。可偵測二次電子以分析銑削層及結構的特徵。

儘管聚焦離子束工具已用於各種不同結構的減層，但減層技術的改進是需要的。

本揭示案的實施例提供了用於對結構進行減層的改進方法及系統。當使用標準聚焦離子束技術來對樣本進行減層時，該樣本例如在半導體晶圓上形成的電子結構，其包括不同材料的多個交替層。為了控制精確的銑削深度，須準確瞭解結構中哪一層當前已曝露並正在進行銑削。可用於控制銑削深度的線索之一係透過量測銑削製程中發射的二次電子(Secondary Electron; SE)。隨著該製程鑽削深入樣本並穿過多組交替層，準確區分第一材料層何時結束及下伏第二材料層何時開始可能變得困難，且有時甚至不可能。

本揭示案的實施例改進了此種標準技術，並使得即使在樣本中銑削出較深凹槽時，減層製程能夠在交替層之間準確區分。每當在樣本的聚焦離子束銑削期間，交替層產生交替的二次電子產量時，皆可有利地採用實施例。

在一些實施例中，二次離子信號的改善的雜訊比係透過根據預定的銑削方法逐漸地及反覆減小銑削面積來獲得的。在其他實施例中，透過從測得的二次離子信號到信號中的雜訊比的回饋，自適應地獲得改善的雜訊比。在其他實施例中，透過在銑削樣本的大致平坦區域時對二次電子信號進行計數，並當銑削發生在大致平坦區域之外的非平坦子區域上時對信號進行遮蔽，來獲得改善的雜訊比。在其他實施例中，透過用離子束銑削樣本來獲得改善的雜訊比，其中束的當前輪廓預先失真到與未失真均勻束的預期銑削速率成反比的程度。

本揭示案的一些實施例在對半導體晶圓上形成的電子結構進行減層時特別有效，該等電子結構包括不同材料的多個交替層，如在現代3D NAND快閃記憶體元件及其他半導體邏輯、記憶體及電路及微機電系統及其他結構中發現的層，但實施例不限於此，並可用於對具有不同材料的多組交替層的任何樣本進行減層。

一些實施例係關於對包括不同材料的交替層的樣本區域進行評估的方法。該方法可包括用聚焦離子束銑削包括不同材料的交替層的樣本的一部分；減小銑削面積；及在減層製程期間多次重複銑削及減少步驟，直到該製程完成。

一些實施例係關於用於對包括不同材料的交替層的樣本區域進行評估的系統。該系統可包括：真空腔室；樣本支撐件，被配置為在樣本評估製程期間將樣本保持在真空腔室中；聚焦離子束(focused ion beam; FIB)柱，被配置為將帶電粒子束導入真空腔室中；及處理器與耦合到處理器的記憶體。記憶體可包括複數個電腦可讀指令，當由處理器執行時，該等指令使得系統：用聚焦離子束銑削包括不同材料的交替層的樣本的一部分；減小銑削面積；並在減層製程期間多次重複銑削及減少步驟，直到該製程完成。

一些實施例係關於非暫時性電腦可讀記憶體，其儲存用於對包括不同材料的交替層的樣本區域進行評估的指令，此步驟係透過以下方式：用聚焦離子束銑削包括不同材料的交替層的樣本的一部分；減小銑削面積；及在減層製程期間多次重複銑削及減少步驟，直到該製程完成。

本案描述的實施例的各種實施方式可包括一或更多個以下特徵。來自不同材料的交替層的二次電子可在整個銑削製程中被收集，並用於決定銑削操作的終點。可根據在銑削操作之前定義的銑削方法來減小銑削面積。減小銑削面積可包括在銑削製程的每次迭代之後減小銑削面積。減小銑削面積可包括在銑削製程的每X次迭代後減小銑削面積，其中X在2與1000之間。不同材料的交替層可包括第一層及第二層，該等層在銑削時產生不同數量的二次電子。第一層可包括介電材料，而第二層可包括金屬。可透過來自表示銑削製程期間產生的二次電子的信號的訊雜比的回饋自適應地減小銑削面積。可透過減小離子束在X及Y方向上的掃描圖案來減小銑削面積。樣本可為半導體晶圓。樣本可包括至少十組交替層，且銑削製程可為迭代製程，其中聚焦離子束在樣本的一部分上重複掃描，穿過十組交替層中的每一組銑削出凹槽。

一些實施例係關於一種評估包括不同材料的交替層的樣本區域的方法，該方法包括：用聚焦離子束銑削包括不同材料的交替層的樣本的一部分，其中銑削是迭代製程，在該製程中聚焦離子束在樣本的該部分上重複掃描，從而將凹槽銑削到樣本的一深度，並且其中隨著銑削的進行，樣本的該部分的子區域保持大致平坦；及在銑削製程期間，當聚焦離子束在樣本的該部分的大致平坦的子區域上掃描時，量測及整合由二次離子偵測器產生的資料，而當聚焦離子束在樣本的該部分的子區域外的一些區域上掃描時，忽略由二次離子偵測器收集的資料。根據一些實施方式，可在銑削之前決定子區域的幾何形狀。並且，在一些實施方式中，子區域的尺寸可根據預定公式或回應於由二次離子偵測器產生的資料，在銑削的多次迭代中逐漸減小尺寸，以將資料的訊雜比保持在預定範圍內。

又有其他實施例係關於一種評估包括不同材料的交替層的樣本的一區域的方法，其中該方法包括：用聚焦離子束銑削包括不同材料的交替層的樣本的一部分，其中銑削是迭代製程，在該製程中聚焦離子束在樣本的該部分上重複掃描，從而將凹槽銑削至樣本的一深度，並且其中隨著銑削製程的進行，在凹槽的底部形成彎曲邊緣；及在銑削製程期間，當聚焦離子束在大致平坦的區域上掃描時，量測並整合由二次離子偵測器產生的資料，而當聚焦離子束在彎曲區域上掃描時，忽略由二次離子偵測器收集的資料。

又有更進一步實施例係關於一種評估包括不同材料的交替層的樣本的一區域的方法，其中該方法包括：用聚焦離子束銑削包括不同材料的交替層的樣本的一部分，其中銑削是迭代製程，在該製程中聚焦離子束在樣本的該部分上重複掃描，從而將凹槽銑削至樣本的一深度；並且在銑削製程期間，在被銑削的樣本的該部分周邊的區域中，相較於該部分中心區域的預期蝕刻速率，將銑削的束電流增加到與被銑削的樣本的該部分周邊的蝕刻速率的預期降低成反比的程度。

為了更好地理解本揭示案的性質及優點，應當參考以下描述及附圖。然而，應該理解，每個附圖僅是為了說明的目的而提供的，並不意欲作為對本揭示案之範圍的限制的定義。此外，作為一般規則，並除非從描述中明顯相反，否則不同附圖中的元件使用相同的元件符號，該等元件通常在功能或目的上相同或至少相似。

本揭示案的實施例提供了用於減層結構的改進方法及系統。當樣本（諸如形成在半導體晶圓上的電子結構）包括不同材料的多個交替層時，用於對該樣本進行減層的標準聚焦離子束技術可能是有缺陷的。當標準的聚焦離子束製程銑削至樣本中時，從銑削材料中產生二次電子。可偵測二次電子以分析銑削層及結構的特徵。在包括不同材料的多個交替層的多層結構中，可能難以準確區分第一材料層何時結束及下伏第二材料層何時開始。本揭示案的實施例改進了此種標準技術，並使得減層製程能夠在交替層之間準確區分，即使凹槽穿過多組交替層，深深銑削至樣本中亦如此。

為了更好地理解及領會本揭示案，首先參見第1圖，第1圖是根據本揭示案的一些實施例的聚焦離子束(focused ion beam; FIB)評估系統100的簡化示意圖。如第1圖所示，系統100可包括聚焦離子束(focused ion beam; FIB)柱110、樣本支撐元件140及二次電子偵測器150等元件。聚焦離子束柱110可操作以產生準直的帶電粒子束120，並將粒子束引向樣本130（在本文中有時稱為「物體」或「樣本」），以銑削或以其他方式處理樣本。例如半導體晶圓之樣本可被支撐在真空腔室105內的支撐元件140上。

聚焦離子束柱110可透過用帶電粒子束120照射樣本以形成橫截面來銑削樣本130（例如在樣本130中鑽出凹槽），並若需要，亦可使橫截面平滑。聚焦離子束銑削製程通常透過將樣本置於真空環境中，並向樣本發射聚焦離子束來蝕刻或銑削掉樣本上的材料來操作。在一些情況下，真空環境可透過濃度受控的背景氣體來淨化，該等背景氣體用於協助控制蝕刻速度及品質或者協助控制物質沉積。加速的離子可由氙、鎵或其他合適的元素產生，並典型地透過500伏至100000伏範圍內，並更典型地5000伏至50000伏範圍內的電壓朝向樣本加速。根據聚焦離子束儀器的配置及應用，束電流通常在幾皮安到幾微安的範圍內，並在系統的不同部分及不同的操作模式下，壓力通常被控制在10^-10 到10^-5 毫巴之間。

減層製程可透過以下方式完成：(i)定位應該被銑削的感興趣的位置，以便從樣本中移除一定厚度的材料，(ii)移動樣本（例如，透過機械支撐元件）使得樣本位於聚焦離子束單元的視場之下，及(iii)銑削樣本以移除感興趣位置的所需量的材料。減層製程可包括在樣本中形成凹槽（橫向及縱向尺寸通常為數微米至數十微米）。

銑削製程通常包括將帶電粒子束以恆定速率跨於樣本中正在成像或銑削的一特定區域來回掃描（例如，以光柵掃描圖案掃描）。如熟習此項技術者所知，耦合到帶電粒子柱的一或更多個透鏡（未示出）可實施掃描圖案。被掃描的區域通常只佔樣本總面積的很小一部分。例如，樣本可為直徑為200或300毫米的半導體晶圓，而晶圓上掃描的每個區域可為寬度及/或長度經量測為數微米或數十微米的矩形區域。

在銑削操作期間，由聚焦離子束柱110產生的帶電粒子束120在撞擊樣本130之前透過真空腔室105內形成的真空環境傳播。二次離子125在離子與樣本的碰撞中產生，並由二次離子偵測器150偵測。偵測到的二次電子可用於分析銑削層及結構的特徵。

儘管第1圖中未示出，但聚焦離子束評估系統100可包括多個額外部件，包括但不限於一或更多個用於將處理氣體輸送到腔室105的氣體噴嘴、用於控制腔室105內壓力的真空閥及其他閥，及用於在其他部件中引導帶電粒子束的一或更多個透鏡。系統100亦可包括一或更多個控制器、處理器或其他硬體單元，上述各者透過執行儲存在一或更多個電腦可讀記憶體中的電腦指令來控制系統100的操作，如一般技藝人士所知的。舉例而言，電腦可讀記憶體可包括固態記憶體（如隨機存取記憶體及/或唯讀記憶體，其可為可程式化的、快閃記憶體可更新的，及/或類似者）、磁碟機、光學儲存裝置或類似的非暫時性電腦可讀儲存媒體。

現在參見第2A-2D圖，第2A圖是樣本半導體晶圓200的簡化截面圖，及第2B-2D圖是半導體晶圓200在減層製程的不同階段的簡化截面圖。樣本200包括多組交替層220、230。具體而言，在第2A圖及第2B圖中繪示了五組交替層，而在第2C圖及第2D圖中繪示了九組交替層，但應當理解，樣本200可具有任何合理數量的交替層組，並在諸多情況下將具有20組或更多組層220、230。

層220及層230的化學組成不同，並當用聚焦離子束（諸如帶電粒子束120）銑削時，每一層都具有不同的二次電子產率。作為根據本揭示案的各種實施例的實例的非限制性清單，可包括氧化矽及氮化矽的交替層，或者多晶矽及氧化矽的交替層，或者由具有不同二次電子產率的其他兩種或多種交替材料形成的任何合適的結構，如多晶矽、氧化矽、氮化矽、氧化鋁或其他氧化物或複合材料，鋁、鎢、銅、金、鉑或其他金屬或合金或複合材料，其特徵在於金屬、光阻材料，或者當前在工業中用於或將用於製造或研究的任何其他材料。在一些實施例中，每個層220可為介電材料，每個層230可為導電材料，並在一些實施例中，層220及230中的一或更多個可包括薄黏合層或薄阻障層。

本揭示案的實施例不限於層220或230的任何特定材料，只要兩個交替層各自包括化學組成不同並在銑削製程期間產生不同量的二次電子的材料。例如，第2A圖示意性地繪示了當用離子束210銑削樣本200時，從第一類型材料的層220產生的二次電子225的數量大於從第二不同類型材料的銑削層230產生的二次電子235的數量。因為第一類型材料的層220在被銑削時比第二類型材料的層230產生更多的二次電子，因此由二次偵測器150產生的輸出信號可用於相對於層230何時被銑削而區分層220何時被銑削。

現在參見第2B圖，在減層製程的初始部分期間，減層部分相對較淺，並在基板200中銑削的凹槽240的表面通常是平坦的。銑削製程進行到此時，來自一個層的信號超越來自另一層的信號，並且相對容易偵測到銑削製程何時從銑削層320過渡到銑削層330，反之亦然。

隨著銑削製程的進行，並在樣本200中銑削出更深的凹槽，由於銑削製程的蝕刻特性，凹槽的輪廓開始改變。具體地，圓形邊緣245開始在銑削區域240的底部形成。圓形邊緣245導致同時蝕刻來自層220及230的區域，如此又導致來自不同層的二次電子225及235同時產生並相互干擾。

最終，當銑削製程到達如第2D圖所示的點時，來自不同層的信號被充分混合，使得二次電子偵測器產生的信號具有足夠的雜訊，以至於很難或者甚至不可能偵測到哪一層當前正在凹槽的底部被銑削。

第3圖是繪示在第2B-2D圖所繪示的銑削製程期間由二次電子偵測器產生的信號300的繪圖。在第3圖中，X軸繪示了與銑削深度直接相關的時間，且Y軸繪示了信號強度。從第3圖中可看出，在銑削製程開始處（區域310），層220、230中的每一層都對信號有很強的貢獻且很容易識別。隨著銑削製程的繼續，銑削出的凹槽的深度從第2B圖所示的凹槽變化到第2C圖所示的凹槽，信號300開始降級（區域320），但仍然很容易偵測到銑削製程何時從層220、230之一層過渡到另一層時。隨後，隨著銑削製程鑽入樣本更深處，信號300最終降級為不可辨信號（區域330），從該信號無法輕易決定銑削製程正在銑削層220之一者還是層230之一者。

由於凹槽240的底部邊緣的彎曲性質，當從頂部觀察時，凹槽可開始呈現碗的形狀。第4圖是樣本200的簡化俯視圖，該樣本的區域410中銑出了凹槽240。如第4圖所示，層220、230在凹部240的凹槽底邊彎曲的區域中是部分可見的。相對平坦的部分420位於銑出的凹槽的中心，並代表凹槽的一表面，該處兩層中只有一層曝露。

本揭示案的實施例提供了樣本減層的改進方法及用於該方法之系統，其中即使凹槽被銑削到樣本深處，二次離子信號在整個銑削製程中仍然強勁。因此，本揭示案的實施例使得減層製程能夠在不同類型的交替材料之間區分，如在層220及230中區分，即使凹槽在樣本極深處銑出亦如此。

在一些實施例中，採用自適應幾何技術，其中隨著凹槽在樣本中蝕刻得越來越深，聚焦離子束的掃描圖案透過變小而逐漸改變。在此種實施例中，聚焦離子束在每次迭代中僅銑削相對平坦的子區域（例如，區域420），因此層220、230中的主要層在每次迭代中曝露於離子束，從而產生主要或唯一來自曝露層的二次離子。

第5圖是繪示根據本揭示案的一些實施例的自適應幾何銑削方法500的步驟的流程圖。如第5圖所示，方法500包括銑削期望的區域（方塊510）及迭代地減小銑削面積（方塊520），直到銑削製程完成為止。在銑削製程期間，可連續收集二次電子，且用於分析被銑削的樣本的部分及決定銑削製程的終點。

銑削製程的每次迭代可包括以光柵掃描圖案在恆定速率下跨於銑削區域來回掃描離子束。因此，可儲存在耦合到聚焦離子束系統100的記憶體中的掃描圖案會隨著凹槽越來越深地銑入樣本而持續變小。單次迭代移除樣本中非常薄的一層材料——有時每次迭代只移除單原子層，或更薄的層。在典型的電子結構中，該結構的交替層220、230的厚度可從單原子層變化到數微米。因此，對每個單獨的層220、230進行減層可能需要迭代一次到數千次的掃描。

第6A-6C圖是繪示根據一些實施例的收縮掃描圖案的簡化圖示。如第6A圖所示，在銑削樣本的區域610中的凹槽的銑削製程的早期階段，掃描圖案620可基本覆蓋區域610的整個表面區域。稍後在該製程中，（例如，經過數千次迭代之後），掃描圖案的尺寸可逐漸減小到第6B圖所示的圖案630。隨後，在製程接近結束時（例如，在數千次額外的迭代之後），最終的掃描圖案可進一步減小為圖案640。

在一些實施例中，在方法500中，每次迭代都可減小銑削面積，從而沿著銑削凹槽的側壁產生大致平滑的輪廓。第7A圖是樣本700的簡化剖視圖，該樣本700具有根據此種技術銑削的凹槽710。如第7A圖所示，凹槽700被銑削穿過不同材料的多個交替層720、730，在凹槽710內跨於被銑削樣本的特定區域產生光滑側壁740。

在其他實施例中，在預定次數的迭代之後，如每10次迭代或每50次迭代之後，可在方法500中減小銑削面積。在一些實施例中，預定的迭代次數可在2至1000之間。在另外的實施例中，在銑過每一層之後，可減小銑削面積。第7B圖是樣本750的簡化剖視圖，該樣本750具有根據此種技術銑削的凹槽760。類似於樣本700，樣本750包括由不同材料製成的多組交替層720、730。當銑削第一層材料720時，每次迭代的銑削面積保持不變，直到銑削製程銑穿第一層材料720的底部且到達第一層材料730。隨後減小銑削面積，並根據該減小的銑削面積掃描圖案銑削第一層材料730，直到銑削製程銑穿第一層材料730的底部並到達第二層材料720。該製程可以此種方式持續，在到達每個下一連續層時減小銑削面積，直到完成被銑削的凹槽760。以此種方式形成的凹槽760可具有側壁770，該側壁770具有如第7B圖所示的台階狀輪廓。

第8圖是繪示在根據第5圖中根據一些實施例繪示的製程500的銑削製程期間由二次電子偵測器產生的信號800的繪圖。在第8圖中，X軸表示與銑削深度直接相關的時間，且Y軸表示信號強度。從可與第3圖形成對比的第8圖中可看出，儘管信號800的強度隨著時間的推移而降低，但樣本的不同層（例如，層720、730）各自都對信號有很強的作用，該等作用在整個銑削製程中很容易識別。

第9圖是繪示根據本揭示案的一些額外實施例的自適應幾何銑削方法900的步驟的流程圖。方法900類似於方法500在於銑削面積可隨著時間的推移而減小。但並非如方法500中所做，每次迭代、每X次迭代或在對每個單獨的層進行減層之後減小面積，方法900連續監控二次離子信號的品質（例如，信號300及信號800），並基於該信號決定何時減小銑削面積。例如，在一些實施例中，方法900僅在其偵測到（方塊925）信號品質已經下降到難以偵測哪一層正在被銑削的程度之後，才減小銑削面積（方塊930）。在其他實施例中，一旦方法900偵測到（方塊925）信號品質已經下降到先前決定的雜訊位準，方法900即可減小銑削面積。在任一實施例中，一旦信號降級超過預定臨限值位準，即可減小銑削面積，並可繼續銑削（方塊910），直到完成或者直到信號再次降級，在此種情況下，可再次減小銑削面積。

如第8圖所示，二次離子信號可為交替信號，其特徵是其峰值及谷值，或者交替的局部極值。假設相加雜訊具有平穩位準，則該等值之間的比率定義了基本的信號雜訊位準。本揭示案的實施例可採用一演算法，該演算法對信號進行採樣，並比較其對應於穿過兩個相鄰層的相鄰局部最大位準及最小位準。對於初始清除信號，相鄰的最大及最小信號之間會存在某一比率。本揭示案的實施例可在儲存於電腦可讀記憶體中的演算法配置檔案中設置該比率的臨限值。隨後，實施例可在比率下降到臨限值以下時，將銑削面積減小達某一因數以增大比率。如此即可保持新調整的面積（即減小的銑削面積），直到該比率再次低於臨限值。

在額外的實施例中，掃描圖案可在整個銑削製程中保持不變，且替代地僅在銑削製程的週期期間，當離子束在相對平坦的子區域上掃描時，才可量測及整合由二次離子偵測器產生的信號，該子區域代表在較大銑削區域內被銑削的凹槽的底部。以此種方式，用於分析銑削凹槽內材料特徵的信號（例如，信號300）僅代表在層220、230之一的曝露部分上進行銑削的銑削製程的部分（例如，區域420），而不是當在凹槽的彎曲部分上進行銑削時不會隨著時間而降級。

為了進一步解釋，參考第10及11圖。第10圖是描述根據一些實施例的與對樣本進行減層的方法1000相關聯的步驟的簡化流程圖，及第11圖是類似於第4圖所示的視圖，在凹槽已經部分銑入晶圓之後，在半導體晶圓上形成的電子結構1100的一部分的簡化俯視圖。如第4圖所示，方法1000是類似於方法500及900的迭代製程。然而，對於銑削製程的每次迭代，方法1000監測離子束是否指向樣本並指向樣本的大致平坦的子區域（方塊1020）。

例如，參見第11圖，區域1110以虛線示出，該區域已經被銑穿數個不同的交替材料層220、230。子區域1120（亦用虛線表示）存在於銑削凹槽的底部，且其具有的頂面曝露由材料220製成的層。同樣如第11圖所示的一掃描圖案，其中聚焦離子束工具以正向模式操作（由線1130表示），但不以反向模式操作（由虛線1140表示）。亦即，當離子束在區域1110內從左向右移動時，用離子束轟擊樣本，並當離子束的視場移回以開始下一次掃描操作時，轟擊暫停。

在掃描圖案的每次迭代期間（方塊1010、1020、1030），根據方法1000的實施例忽略（遮蔽）當離子束在子區域1120之外時由二次電子偵測器產生的信號（方塊1024），並僅當離子束在子區域1120內時量測及整合該信號（方塊1022）。隨後，當一次迭代完成時，下一次迭代開始（方塊1040，銑削完成=否），並循環重複，直到整個凹槽被銑削（方塊1040，完成=是）。以此種方式，方法1000基本上忽略了當離子束在凹陷的彎曲底部邊緣（如第2C圖所示的彎曲區域245）上時會產生的信號部分。

在又一個實施例中，當離子束跨於區域1110掃描時，根據本揭示案的方法1200量測並整合二次離子信號，但聚焦離子束評估工具的處理電路系統向信號添加預先失真值，該預先失真值與預期的銑削輪廓成反比。因此，在更靠近周邊的區域中，蝕刻速率通常較慢，束電流可與蝕刻速率的預期降幅成反比地增加，從而導致整個凹陷區域的蝕刻速率均勻。在一些情況下，方法1200可類似於方法1000，但方法1200不是在方塊1022及1024中收集或忽略二次離子信號，而是添加預先失真值（方塊1224）或不添加預先失真值（方塊1222）。

為達解釋的目的，上文的描述使用了特定的術語來提供對所描述的實施例的全面理解。然而，對於熟習此項技術者而言顯而易見的是，為了實施所描述的實施例，特定的細節並非必需。例如，儘管上文揭示的數個具體實施例使用半導體晶圓作為樣本，但本揭示案不限於半導體晶圓的樣本，並可用於銑削其他類型的樣本，其中在樣本上或上方形成不同材料的多個交替層。此外，儘管第1圖中描述的示例聚焦離子束系統包括單個聚焦離子束柱，但在其他實施例中，除了聚焦離子束柱110之外，評估系統亦可在系統100中包括掃描電鏡柱及/或光學顯微鏡。此外，儘管以上論述的本揭示案的各種實例包括交替層組，其中該等層在第一層及第二層之間交替，但本揭示案的實施例不僅是兩個交替層。例如，在一些實施例中，一組交替層可包括第一層、第二層及第三層，其中每層在銑削時產生不同數量的二次電子，而其他實施例可包括任何適當數量的不同交替層。

因此，本文描述的特定實施例的前述描述是出於說明及描述的目的而呈現的。該等描述並不意欲窮舉或將實施例限制到所揭示的精確形式。此外，儘管上文揭示了本揭示案的不同實施例，但在不脫離本揭示案的實施例的精神及範疇的情況下，可以任何合適的方式組合特定實施例的具體細節。此外，對於一般技藝人士而言顯而易見的是，鑒於上述教示，可採取諸多修改及變化。

在一定程度上，本揭示案的圖示實施例可使用熟習此項技術者已知的電子部件及電路來實施，為了理解及評價本揭示案的基本概念，並為了不混淆或偏離本揭示案的教示，對該等細節的解釋不會超過如上所述被認為必要的程度。

100:聚焦離子束評估系統 105:真空腔室 110:聚焦離子束柱 120:帶電粒子束 125:二次離子 130:樣本 140:樣本支撐元件 150:二次電子偵測器 200:半導體晶圓 210:離子束 220:交替層 225:二次電子 230:交替層 235:二次電子 240:凹槽 245:圓形邊緣 300:信號 310:區域 320:銑削層 330:銑削層 410:區域 420:部分 500:方法 510:步驟 520:步驟 530:步驟 610:區域 620:掃描圖案 630:圖案 640:圖案 700:樣本 710:凹槽 720:交替層 730:交替層 740:側壁 750:樣本 800:信號 900:方法 910:步驟 920:步驟 925:步驟 930:步驟 1000:方法 1010:步驟 1020:步驟 1022:步驟 1024:步驟 1030:步驟 1040:步驟 1100:方法 1110:區域 1120:子區域 1130:線 1140:虛線 1200:方法 1222:步驟 1224:步驟

第1圖是根據本揭示案的一些實施例的樣本聚焦離子束(focused ion beam; FIB)評估系統的簡化圖示；

第2A圖是半導體晶圓的簡化橫截面視圖，該晶圓上形成有兩種不同材料的多個交替層；

第2B-2D圖是第2A圖所示的半導體晶圓處在減層製程中的不同階段的簡化橫截面；

第3圖是繪示隨著時間的推移在第2B-2D圖所示的半導體晶圓經歷減層製程時偵測到的二次電子的繪圖；

第4圖是在第2A圖所示半導體晶圓中部分銑削出凹槽後該晶圓的簡化俯視圖；

第5圖是繪示根據本揭示案的一些實施例的與減層製程相關聯的步驟的流程圖；

第6A-6C圖是根據本揭示案的一些實施例的用於在樣本中銑削凹槽的掃描圖案的簡化圖示；

第7A及7B圖是根據本揭示案的一些實施例的在樣本中銑削的凹槽的簡化剖視圖；

第8圖是繪示根據本揭示案的一些實施例，當半導體晶圓經歷減層製程時，隨著時間的推移偵測到的二次電子的繪圖；

第9圖是繪示根據本揭示案的一些實施例的與減層製程相關聯的步驟的流程圖；

第10圖是圖示根據本揭示案的一些實施例的與樣本減層的方法相關聯的步驟的簡化流程圖；

第11圖是可根據第10圖的方法實施的掃描圖案的簡化圖示，其中在凹槽已經部分銑入晶圓之後，將掃描圖案疊加於在半導體晶圓上形成的電子結構的一部分的頂視圖上；及

第12圖是描述根據本揭示案的一些實施例的與樣本減層的方法相關聯的步驟的簡化流程圖。

國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

500:方法

510:步驟

520:步驟

530:步驟

Claims (20)

1. 一種評估包括不同材料的交替層的一樣本的一區域的方法，該方法包括以下步驟： 用一聚焦離子束銑削包括不同材料交替層的該樣本的一區域； 減小該銑削面積；及 在該評估製程中多次重複該銑削及該減少步驟，直到該銑削完成為止。
2. 如請求項1所述之評估一樣本的一區域的方法，其中在該銑削期間，來自不同材料的該等交替層的二次電子被收集並用於決定該銑削的一終點。
3. 如請求項1所述之評估一樣本的一區域的方法，其中透過在該銑削之前定義的一預定義銑削方法來減小該銑削面積。
4. 如請求項3所述之評估一樣本的一區域的方法，其中減小該銑削面積之步驟包括以下步驟：在該銑削的每次迭代後減小該銑削面積。
5. 如請求項3所述之評估一樣本的一區域的方法，其中該銑削方法包括複數次迭代，並在該複數次迭代中的一些迭代中減小該銑削面積，而在該複數次迭代的其他迭代中不減小該銑削面積。
6. 如請求項1所述之評估一樣本的一區域的方法，其中不同材料的該等交替層包括一第一層及一第二層，該第一層及該第二層在銑削時產生不同數量的二次電子。
7. 如請求項6所述之評估一樣本的一區域的方法，其中透過來自表示該銑削期間產生的二次電子的一信號的一訊雜比的回饋來自適應地減小該銑削面積。
8. 如請求項6所述之評估一樣本的一區域的方法，其中不同材料的該等交替層包括至少一第一、一第二及一第三層，當銑削時，每個層產生不同數量的二次電子。
9. 如請求項1所述之評估一樣本的一區域的方法，其中該樣本包括至少十組交替層，且該銑削是一迭代製程，其中該聚焦離子束跨於該樣本的該部分重複掃描，穿過該十組交替層中的每一組銑削出一凹槽。
10. 如請求項1至9中任一項所述之評估一樣本的一區域的方法，其中該樣本是一半導體晶圓。
11. 如請求項10所述之評估一樣本的一區域的方法，其中該多個交替層是一3D-NAND快閃記憶體結構的部分。
12. 如請求項1至9中任一項所述之評估一樣本的一區域的方法，其中透過該銑削形成的一凹槽的一側壁輪廓向內傾斜，並從該凹槽的一頂部到該凹槽的一底部大致平滑。
13. 如請求項1至9中任一項所述之評估一樣本的一區域的方法，其中透過該銑削形成的一凹槽的一側壁輪廓包括從該凹槽的一頂部到小於該頂部的該凹槽的一底部的多個台階。
14. 一種用於評估包括不同材料的交替層的一樣本的一區域的系統，該系統包括： 一腔室； 一樣本支撐件，被配置為在一樣本評估製程期間將一樣本保持在該真空腔室中； 一聚焦離子束(FIB)柱，被配置為將一帶電粒子束導入該真空腔室； 一處理器及耦合到該處理器的一記憶體，該記憶體包括複數個電腦可讀指令，當由該處理器執行時，該等指令使得該系統： 用一聚焦離子束銑削包括不同材料的該等交替層的該樣本的一區域； 減小該銑削面積；及 在該評估製程中多次重複該銑削及該減小步驟，直到該銑削完成。
15. 一種評估包括不同材料的交替層的一樣本的一區域的方法，該方法包括以下步驟： 用一聚焦離子束銑削包括不同材料的該等交替層的該樣本的一部分，其中該銑削是一迭代製程，在該製程中該聚焦離子束跨於該樣本的該部分重複掃描，從而將一凹槽銑削到該樣本的一深度，且其中隨著該銑削的進行，該樣本的該部分的一子區域保持大致平坦；及 在該銑削製程期間，當該聚焦離子束在該樣本的該部分的該大致平坦的子區域上掃描時，量測及整合由一二次離子偵測器產生的資料，而當該聚焦離子束在該樣本的該部分的該子區域外的一些區域上掃描時，忽略由該二次離子偵測器收集的資料。
16. 如請求項15所述之評估一樣本的一區域的方法，其中在該銑削之前決定該子區域的一幾何形狀。
17. 如請求項15所述之評估一樣本的一區域的方法，其中該子區域的尺寸根據一預定公式在多次銑削迭代中逐漸減小。
18. 如請求項15所述之評估一樣本的一區域的方法，其中該子區域回應於由該二次離子偵測器產生的該資料，在該銑削的多次迭代中逐漸減小尺寸，以將該資料的一訊雜比保持在一預定範圍內。
19. 如請求項15所述之評估一樣本的一區域的方法，其中，在該銑削期間，來自不同材料的該等交替層的二次電子被收集並用於決定該銑削的一終點。
20. 如請求項15至19中任一項所述之評估一樣本的一區域的方法，其中該樣本是一半導體晶圓，不同材料的該等交替層包括至少三組交替的第一層及第二層，該等交替的第一層及第二層在被銑削時產生不同數量的二次電子，且該銑削可為一迭代製程，在該製程中該聚焦離子束跨於該樣本的該部分重複掃描，從而穿過該十組交替層中的每一組銑削出一凹槽。

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