TWI794502B - 用於表面平坦化之方法 - Google Patents

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Abstract

本文中揭示了用於平坦化表面之技術。一個實例包含：將一樣品之一表面定向至一帶電粒子束軸，所述樣品包含由第一材料及第二材料形成之一第一層，所述第一材料經圖案化成複數條平行線且安置於所述第二材料中，其中所述表面經定向成與所述帶電粒子束軸形成一淺角且垂直於所述帶電粒子束軸配置所述複數條平行線；朝向所述表面提供一帶電粒子束；將一氣體提供至所述表面；及用離子誘發化學蝕刻將所述第二材料至少向下選擇性地蝕刻至所述第一材料之一頂表面，歸因於所述帶電粒子束及所述氣體在所述樣品之所述表面上同時存在而刺激帶電粒子誘發蝕刻。

Description

用於表面平坦化之方法
本揭示案大體上係關於帶電粒子束輔助蝕刻，且更具體言之係關於離子束輔助平坦化。
對通常獲自晶圓或晶片之小半導體樣品的實體分析習知地需要對晶圓或晶片之區域進行去處理(de-processing)以露出分析所要的區域。隨著半導體處理技術演進，去處理歸因於包含於晶圓/晶片中之多個層及材料而變得更加複雜。電路系統之特徵大小亦縮小，其自身對去處理產生限制。歸因於各種層及電路系統之大小，移除上部層以曝露所要位置(其可包含缺陷)變得更加複雜。雖然較舊技術之電路系統較大且需要較少的去處理控制，但較新技術需要更精確的保真度以露出所要區域而不會在去處理期間影響彼等區域。此狀況之一個態樣需要平坦表面，其有助於均勻地移除層且提供一些製程控制。雖然先前平坦化製程適用於較大特徵，但其關於較小特徵之使用並不理想。因此，需要一種用於較小特徵大小之平坦化技術。
本文中揭示了用於平坦化表面之技術。一個實例包含：將一樣品之一表面定向至一帶電粒子束軸，所述樣品包含由第一材料及第二材料形成之一第一層，所述第一材料經圖案化成複數條平行線且安置於所述第二材料中，其中所述表面經定向成與所述帶電粒子束軸形成一淺角且垂直於所述帶電粒子束軸配置所述複數條平行線；朝向所述表面提供一帶電粒子束；將一氣體提供至所述表面；及用離子誘發化學蝕刻將所述第二材料至少向下選擇性地蝕刻至所述第一材料之一頂表面，歸因於所述帶電粒子束及所述氣體在所述樣品之所述表面上同時存在而刺激帶電粒子誘發蝕刻。
100:帶電粒子系統
102:樣品
104:上頸部分
106:液態金屬離子源
108:離子束聚焦柱
110:離子束
112:靜電偏轉板
114:台
116:下部腔室
118:離子泵
120:渦輪分子及機械抽汲系統
122:真空控制器
124:高壓電源供應器
126:偏轉控制器及放大器
128:圖案產生器
130:帶電粒子偵測器
132:視訊電路
134:視訊監視器
136:注氣系統
138:精密電動馬達
140:探針
142:門
144:系統控制器
146:掃描電子顯微鏡SEM
150:微操作器
152:部分
154:電源供應器及控制件
201:組態
202:樣品
202A:主動層
214:台
218:離子束
236:注氣系統
256:離子柱
258:平坦化區域
302:樣品
302A:主動層
302B:金屬層
302C:金屬層
360:基板
362:導電互連件
364:介電質
366:導電互連件
368:介電質
501:研磨及蝕刻製程
570:金屬層
572:通孔層
574:金屬層
576:線
578:金屬通孔
580:線
582:介電質
603:平坦化方法
605:製程區塊
607:製程區塊
609:製程區塊
611:製程區塊
d:距離
Θ:角度/淺角
圖1說明根據本揭示案之實施例的帶電粒子系統。
圖2為根據本揭示案之實施例之用於平坦化樣品的實例組態。
圖3A及圖3B分別為樣品之說明性側視圖及平面圖。
圖4A至圖4E為根據本揭示案之實施例之在平坦化技術之各個階段之樣品的說明性側視圖。
圖5A至5D為根據本揭示案之實施例之用於平坦化樣品之研磨及蝕刻製程501的實例圖示。
圖6為根據本揭示案之實施例之實例平坦化方法。
貫穿圖式之若干視圖，類似的參考數字係指對應的部分。
本發明之實施例係關於平坦化樣品，所述樣品包括不以相似速率蝕刻及/或研磨之各種材料。歸因於帶電粒子束與樣品表面之間的角度，所揭示之平坦化製程使用第一材料之特徵遮蔽第二材料之研磨。因而，在第一材料之頂部層級處形成平坦表面。在一些實例中，第一材料為形成為平行線之金屬，且第二材料為介電質。提供製程氣體以刺激介電質之離子誘發蝕刻，同時金屬線充當帶電粒子束之陰影遮罩以減少或防止介電質之研磨。然而，應理解，本文中所描述之方法通常適用於廣泛範圍之不同層析成像方法及設備，包含錐形束系統及平行束系統兩者，且不限於任何特定設備類型、束類型、物體類型、長度尺度或掃描軌跡。
除非上下文以其他方式清楚地規定，否則如本申請案及申請專利範圍中所使用，單數形式「一」及「所述」包含複數形式。另外，術語「包含」意謂「包括」。此外，術語「耦接」不排除在耦接項之間存在中間元件。另外，在以下討論及申請專利範圍中，術語「包含」及「包括」係以開放式方式使用，且因此應被解譯為意謂「包含但不限於...」。術語「積體電路」係指在微晶片之表面上經圖案化的一組電子組件及其互連件(統稱為內部電路元件)。術語「半導體裝置」一般係指積體電路(IC)，其可與半導體晶圓成一體，與晶圓分離，或經封裝以在電路板上使用。術語「FIB」或「聚焦離子束」在本文中用於指任何準直離子束，包含由離子光學件聚焦之束及成形離子束。
本文中所描述之系統、設備及方法不應解釋為以任何方式限制。實情為，本揭示案單獨地及以各種組合以及彼此之子組合涉及各種所揭示實施例之所有新穎且非顯而易見的特徵及態樣。所揭示之系統、方法及設備不限於任何特定態樣或特徵或其組合，所揭示之系統、方法及設備 亦不要求存在任何一或多個特定優點或解決問題。任何操作理論係為了便於解釋，但所揭示之系統，方法及設備不限於此類操作理論。
儘管所揭示之方法中之一些的操作以特定依序次序描述以便於呈現，但應理解，描述之此方式涵蓋重新配置，除非下文闡述之特定語言要求特定排序。舉例而言，依序描述之操作在一些狀況下可經重新配置或同時執行。此外，為簡單起見，附圖可能未示出所揭示之系統、方法及設備可與其他系統、方法及設備結合使用的各種方式。另外，描述有時使用諸如「產生」及「提供」之術語來描述所揭示之方法。此等術語為所執行之實際操作的高階抽象。對應於此等術語之實際操作將取決於特定實施而變化，且本領域中一般熟習此項技術者可容易地辨別所述操作。
在一些實例中，值、程序或設備被稱作「最低」、「最佳」、「最小」或類似者。應瞭解，此類描述意欲指示，可在許多所使用之功能性替代方案中進行選擇，且此類選擇無需較佳、較小或以其他方式優於其他選擇。另外，所選擇之值可藉由數字或其他近似方式獲得，且可僅為理論上正確/值的近似值。
圖1說明根據本揭示案之實施例之帶電粒子系統100。系統100可為聚焦離子束(FIB)系統或雙束系統。然而，在任一系統中，可包含電子顯微鏡以用於成像及檢查裝載之樣品，且包含離子束系統以用於處理及/或成像裝載之樣品。系統100之FIB部分至少包含具有上頸部分104之抽空包封，系統100之離子束態樣容納於所述抽空包封內。離子束態樣可至少包含源106(諸如液態金屬或電漿離子源)及聚焦柱108。亦可包含其他類型之離子源，諸如多尖端(multicusp)或其他電漿源，以及其他光學柱，諸如成形束柱。
離子束110自液態金屬離子源106通過離子束聚焦柱108且朝向樣品102在靜電偏轉板112之間傳遞。樣品102可為下部腔室116內之台114上的半導體晶圓或晶圓件。在一些實施例中，台114可另外支撐一或多個透射電子顯微鏡(TEM)樣品架，使得TEM片層可自樣品提取且移動至TEM樣品架(若有此需要)。台114可在水平面中(X軸及Y軸)移動及垂直(Z軸)移動，且亦能夠傾斜大致+/-六十(60)度且繞Z軸旋轉。系統控制器144控制系統100之各個部分(諸如電子顯微鏡部分及FIB部分)之操作。經由系統控制器144，用戶可控制離子束110從而以所要方式經由鍵入至習知使用者介面(未示出)中之命令進行掃描。替代地，系統控制器144可根據儲存於諸如RAM、ROM或磁碟或光碟之電腦可讀記憶體中的程式化指令控制系統100之FIB部分。記憶體可儲存用於以自動或半自動方式進行上文所描述之方法的指令。可使用來自SEM之影像來決定何時繼續處理，何時停止處理，以及何時樣品102在所要層處為平坦的。
採用離子泵118抽空上頸部分104。在真空控制器122之控制下，用渦輪分子及機械抽汲系統120抽空下部腔室116。真空系統在下部腔室116內提供在大致1×10-7托(1.3×10-7mbar)與5×10-4托(6.7×10-4mbar)之間的真空。若使用蝕刻輔助氣體、蝕刻延遲氣體或沈積前驅氣體，則腔室背景壓力可上升，通常上升至約1×10-5托(1.3×10-5mbar)。
高壓電源供應器124連接至離子源106以及離子束聚焦柱108中之適當電極，以用於形成大致0.5keV至60keV離子束110且將離子束導向樣品。
根據圖案產生器128所提供之規定圖案而操作的偏轉控制器及放大器126耦接至偏轉板112，藉此可手動或自動控制離子束110以在樣品102之上部表面上描出對應圖案。在一些實施例中，偏轉板置放在最終透鏡之前，如在本領域中所熟知。當遮沒控制器(未示出)向遮沒電極施加遮沒電壓時，離子束聚焦柱108內之束遮沒電極(未示出)使得離子束110衝擊於遮沒孔口(未示出)而非樣品102上。
離子源106通常提供離子之離子束，離子之類型取決於離子源106之類型。源通常能夠在樣品102處聚焦成小於十分之一微米寬之束，以藉由離子研磨、增強蝕刻、材料沈積或出於對樣品102成像之目的修改樣品102。帶電粒子偵測器130(諸如Everhart Thornley或多通道板)用於偵測二次離子或電子發射，所述帶電粒子偵測器連接至視訊電路132，所述視訊電路向視訊監視器134供應驅動信號且接收來自控制器144之偏轉信號。
在下部腔室116內之帶電粒子偵測器130的位置可在不同實施例中變化。舉例而言，帶電粒子偵測器130可與離子束同軸，且包含允許離子束通過之孔洞。在其他實施例中，二級粒子可經由最終透鏡收集，且接著轉離軸線以便收集。掃描電子顯微鏡SEM 146連同其電源供應器及控制件154視情況具備系統100。
注氣系統(GIS)136延伸至下部腔室116中以引入氣態蒸氣且朝向樣品102導入氣態蒸氣。舉例而言，可遞送二氟化氙以增強蝕刻，或可遞送金屬有機化合物以沈積金屬。除二氟化氙以外，其他可能氣體包含氯、碘、溴、氧化亞氮、氧、水、氟、三氟乙酸、三氟乙醯胺、硝基乙酸甲酯、乙酸酐及其組合。用於處理任何給定樣品102之氣體之選擇可取 決於形成樣品之材料，且係藉由選擇性地蝕刻另一種材料上之一種材料之需要進一步判定。舉例而言，若樣品102上之層包含包覆於介電質中之銅線且需要蝕刻銅上之介電質，則可由GIS 136提供二氟化氙。當然，材料之其他組合可能導致GIS 136提供一或多種不同氣體。
微操作器150可在真空腔室內精確地移動物件，所述微操作器諸如來自德克薩斯州達拉斯之Omniprobe,Inc.的AutoProbe 200TM或來自德國羅伊特林根之Kleindiek Nanotechnik的Model MM3A。微操作器150可包括定位於真空腔室外部之精密電動馬達138，以提供定位於真空腔室內之部分152的X、Y、Z及θ控制。微操作器150可裝配有不同末端執行器以操控小物件。在下文所描述之實施例中，末端執行器為細探針140，其可電連接至系統控制器144以將電荷施加至探針140從而控制樣品與探針之間的引力。
打開門142以將樣品102插入至X-Y台114上，所述X-Y台可經加熱或冷卻，且亦用於維護內部氣體供應儲集器(若使用)。所述門為聯鎖的，使得若系統處於真空下，則門無法打開。高壓電源供應器向離子束聚焦柱聚焦108中之電極提供適當加速電壓以用於激勵及聚焦離子束110。當其撞擊樣品102時，材料經濺射，亦即自樣品中實體地噴出。或者，離子束110可分解前驅氣體以沈積材料。雖然上文提供了合適硬體之實例，但本文中所揭示之技術不限於以任何特定類型之硬體實施。
系統100可能夠處理各種樣品，諸如半導體晶圓及/或積體電路(IC)。本文中所揭示之技術可實施於系統100中以用於平坦化晶圓及/或IC之所要區域。另外，本文中所揭示之技術可用以平坦化片層以用於透射電子顯微鏡(TEM)中。在任一使用情況中，可能需要處理樣品以 形成平坦表面，其至少相對於晶圓/IC之下層結構或相對於片層之相對側為平坦的。舉例而言，現代半導體晶圓包含形成於基板之薄層上或薄層中的主動式電路系統，且所述電路系統係使用若干層之金屬線/跡線互連。在一些實施例中，可存在多達七層互連件及相關聯通孔。在一些實施例中，上部互連層可具有厚於下部互連層之金屬線。在一些實施例中，較厚金屬線可能妨礙在向下蝕刻至下部層(例如電路系統)時維持平坦結構。然而，本文中所揭示之技術允許在移除各種層時實施平坦化製程。維持平坦化可防止過度蝕刻所要層，使得不會無意中移除指定用於進一步研究之區域。
在一些實施例中，本文中所揭示之平坦化技術包含以淺角/掠射角將樣品102定向至離子束，同時經由GIS 136提供一或多種製程氣體。另外，如所提及，樣品中之互連線可藉由將金屬線定向成垂直於離子束而用作離子束之陰影遮罩。因而，淺角與垂直金屬線陰影遮罩、在金屬線上方之材料的組合可經由離子誘發蝕刻經化學蝕刻，而在金屬線下方且側向鄰近於金屬線之材料歸因於金屬線陰影遮罩而經受有限的離子誘發蝕刻。在蝕刻製程期間，離子束將在樣品102之區域上光柵化以經平坦化，使得開始化學輔助蝕刻，但停留時間可能較短。短停留時間亦可減少機械研磨/剝蝕且促進化學蝕刻，而長停留時間可能消耗所有存在之氣體且可開始機械研磨。離子束可以低能量及低束電流密度提供，此提供了一組條件以刺激化學蝕刻，而不是機械剝蝕/研磨。
因而，技術建立掠射角、選擇性製程氣體、離子束能量、束電流密度作為參數集合，此促進選擇性蝕刻金屬上之介電質，且由金屬形成之金屬線的配置提供陰影遮罩以進一步減少金屬線之間的介電質研磨。對金屬線上之介電質進行一些研磨係可容許的。然而，當介電質被向下蝕 刻至與金屬線之頂表面相等的水平時，可禁用離子束，使得獲得與金屬線相等的平坦表面。
淺角/掠射角可藉由金屬線之間的距離判定，淺角/掠射角可為相反關係。舉例而言，相距較遠的金屬線可能需要比更靠近在一起之金屬線更淺的角度。
應認識到，可經由系統100之電腦硬體或軟體或兩者之組合來實施本揭示案之實施例。根據本文中所描述之方法及圖式，所述方法可使用標準程式設計技術實施於電腦程式中，所述技術包含組態有電腦程式之電腦可讀儲存媒體，其中如此配置之儲存媒體使電腦以特定且預定義方式操作系統100。可用高階程序或物件導向式程式設計語言實施各程式以與電腦系統通信。然而，視需要，可用組合或機器語言實施所述程式。在任何情況下，所述語言可為編譯或解譯語言。此外，程式可運行於為達到彼目的而程式化之專用積體電路上。
此外，方法可實施於任何類型之計算平台中，包含(但不限於)個人電腦、迷你電腦、主機、工作站、網路化或分散式計算環境、與帶電粒子工具或其他成像裝置分離、成一體或通信之電腦平台及類似者。本發明之態樣可實施於儲存於儲存媒體或裝置上之機器可讀程式碼中，無論係可移除的抑或與計算平台成一體，諸如硬碟、光學讀取及/或寫入儲存媒體、RAM、ROM及類似者，使得其可由可程式化電腦讀取，以在由電腦讀取儲存媒體或裝置時組態及操作電腦以執行本文中所描述之程序。此外，機器可讀程式碼或其部分可經由有線或無線網路傳輸。當此類媒體含有用於實施上文結合微處理器或其他資料處理器所描述之步驟的指令或程式時，本文中所描述之發明包含此等及其他各種類型之電腦可讀儲存媒 體。當根據本文中所描述之方法及技術程式化時，本發明亦包含電腦自身。電腦程式可應用於輸入資料以執行本文中所描述之功能且從而轉換所述輸入資料以產生輸出資料。將輸出資訊應用於一或多個輸出裝置，諸如顯示監視器。在本發明之較佳實施例中，經轉換資料表示實體及有形物件，包含在顯示器上產生實體及有形物件之特定視覺描述。
本發明之較佳實施例亦利用粒子束設備，諸如FIB或SEM，以便使用帶電粒子束處理樣品102。此外，在本說明書通篇，利用諸如「計算」、「測定」、「量測」、「產生」、「偵測」、「形成」或類似者之術語的論述亦指電腦系統或類似電子裝置之動作及製程，所述電腦系統或類似電子裝置操縱在所述電腦系統內表示為實體量之資料且將其轉換為在所述電腦系統或其他資訊儲存體、傳輸或顯示裝置內類似地表示為實體量之其他資料。
本文中所揭示之技術具有廣泛適用性且可提供如所論述之實施例中所描述及示出的許多益處。實施例將視特定應用而極大地變化，且並非每個實施例均將提供本發明可達成之所有益處且滿足本發明可達成之所有目標。然而，儘管先前描述大多針對FIB研磨及成像之使用，但用以處理所要樣品之束可包括例如電子束、雷射束或聚焦或成形之離子束，例如，來自液態金屬離子源或電漿離子源，或任何其他帶電粒子束。此外，儘管先前描述大多針對粒子束系統，但本發明亦可應用於採用可移動樣品台之任何適合樣品成像系統以導航至樣品特徵之位置。
當本文中論述系統台或束置放或導航之位置誤差或準確度時，術語±100nm(或±30nm或±X nm)意謂束可在100nm(或30nm或x nm)之最大誤差內引導於樣品內之一位置處。術語「±X nm之準確度」 或「X nm或更佳之定位準確度」意謂準確度為至少X nm且包含所有更小值。術語「X nm或更大之準確度」意謂準確度最多為X nm且包含所有更大值。
就本說明書中任何術語未特別定義而言，意圖為術語應被賦予其簡單及普通的含義。隨附圖式意欲輔助理解本發明，且除非另外指示，否則不按比例繪製。
儘管本發明及其優點已詳細地加以描述，但應理解，可在不脫離如由隨附申請專利範圍所界定的本發明之精神及範疇的情況下對本文所描述之實施例進行各種改變、取代及更改。此外，本申請案之範疇並不意欲限於說明書中所描述之製程、機器、製品、物質組成、手段、方法及步驟之特定實施例。如一般熟習此項技術者將易於自本發明之揭示內容瞭解，根據本發明，可利用目前存在或日後將發展之製程、機器、製品、物質組成、手段、方法或步驟，其執行與本文中所描述之對應實施例實質上相同的功能或達成與本文中所描述之相應實施例實質上相同的結果。因此，所附申請專利範圍意欲在其範疇中包含此等製程、機器、製品、物質組成、構件、方法或步驟。
圖2為根據本揭示案之實施例之用於平坦化樣品的實例組態201。組態201可實施於諸如系統100之帶電粒子系統中，所述組態說明樣品202至離子束218之相對定向。組態201說明樣品202與離子束218之間的相對角度Θ，所述角度允許平坦化樣品202之所關注區。為了說明所述組態，圖2中說明樣品202、離子束218、台214及注氣系統(GIS)236，所述裝置將位於諸如系統100之帶電粒子束系統之腔室中。省略帶電粒子系統之其餘元件以免使圖混亂。
台214可基於組態201將樣品202定向成與離子束218成所要角度Θ。在一些實施例中，角度Θ可為淺角或掠射角。舉例而言，角度Θ可在1°至20°之範圍內。然而，可基於樣品202之主動層之至少一個特徵而調整角度Θ之度數。如本文中所使用，「主動層」包含至少一層電路元件，例如電晶體、電阻器、電容器等，以及包含互連件之一或多個層，所述互連件例如導電跡線。舉例而言，主動層202A可包含一個電路元件層及安置於其上之多達8個不同的互連層，包含連接通孔。在一些實施例中，不同互連層可由導電跡線形成且由一或多種介電材料分離且封裝於一或多種介電材料中。另外，每一互連層之導電跡線可具有不同高度、寬度，且以不同的間隔分離。在一些實施例中，高度、寬度及/或間隔可影響角度Θ。
雖然本實施例被描述為在傾斜平台上實施以獲得所揭示之淺角/掠射角，但在其他實施例中，安裝於台214上之傾斜楔可為樣品202提供安裝平台。在此類實施例中，歸因於將樣品202安裝於傾斜楔上，台218可能無需傾斜過多或根本無需傾斜以獲得所要淺角。傾斜楔經組態以具有安裝表面，所述安裝表面提供相對於離子束218之所要掠射角。
離子束218由離子柱256提供，所述離子柱可包含系統100之FIB部分，諸如配置於真空包封104內部之離子源106、離子束聚焦柱108及偏轉器板112。可在一能量範圍內提供離子束，所述範圍可為0.5keV至30keV。當然，所列範圍之外的能量亦係可能的且涵蓋於本文中。然而，在一些實施例中，可能需要以低能量提供離子束218以減少或限制所要材料之機械研磨且改為優先誘發所要材料中之化學蝕刻。舉例而言，可以500eV至12keV之能量提供離子束218。除了離子束218之能量之外，亦可 基於平坦化技術之各種因素而調整當前用以產生離子束之源。舉例而言，可理想地使用低束電流圖案密度諸如在0.1pA/μm2至1pA/μm2之範圍內執行平坦化技術。單位pA/μm2為微微安培/平方微米。束電流可取決於待平坦化之區域(例如平坦化區域258)之大小連同其他因素，諸如離子束218之停留時間、離子束重疊及再新時間。因而，較大平坦化區域258可能導致較高的絕對源電流，以在實例範圍內提供圖案束電流密度。當然，在實例範圍之外的圖案束電流密度亦係可能的，且涵蓋於本文中。通常，可基於以下條件提供離子束218：束電流密度理想地為1至2pA/um2，不超過約50pA/um2，停留時間為100奈秒，束重疊為大致0%，且再新時間(視需要)大約為1至5毫秒。
蝕刻可藉由使一或多種製程氣體流過GIS 236來誘發。在一些實施例中，製程氣體可儘可能接近平坦化區域258而提供，如在圖2中藉由注氣系統236之置放所指示。然而，在一些實施例中，系統100之部分在工作腔室內的配置可限制GIS 236相對於平坦化區域258之接近度。製程氣體之選擇可取決於待蝕刻之材料及形成陰影遮罩之導電跡線。因而，需要對選擇性地或高度選擇性地蝕刻導電跡線上之材料的氣體或氣體之組合進行選擇。在一些實施例中，如前所述，待蝕刻之材料為介電質。然而，在其他實施例中，材料可亦為金屬，但係由與導電跡線不同之金屬形成。舉例而言，導電跡線可由銅形成，而待蝕刻之材料可為鋁或鎢。為了提供一些實例，當選擇性地蝕刻諸如SiO2、Si3N4及SiC之介電質時，在銅或鋁金屬線存在下，各種鹵化蝕刻劑(諸如XeF2、TFA等)係較佳的。另一方面，當在金屬存在下蝕刻諸如聚醯亞胺之聚合物時，含氧前驅體係較佳的，諸如O2、水、N2O、硝基乙酸甲酯等。許多其他材料組合係可能 的，且各自需要仔細選擇之蝕刻劑以達成選擇性移除。
在操作中，GIS 236可將製程氣體之所要分壓提供至平坦化區域258。在執行所揭示方法期間，如藉由下部腔室116中之主真空計所量測的蝕刻氣體壓力例如可習知地為1至2e-5mbar，且當蝕刻氣體未流入腔室中時，正常背景壓力為約1 e-6mbar。在製程氣體存在下，將以所要能量及圖案束電流密度提供離子束218，其中樣品202係以所要淺角Θ定向。主動區域202A之導電跡線(未示出，但參見圖3及圖4)定向成垂直於離子束218之入射方向，且可充當離子束218之陰影遮罩。充當陰影遮罩之導電跡線可限制或防止在分離金屬線之區域中對材料(例如，介電質及/或金屬)進行離子研磨。另外，離子束218之高能離子可與製程氣體相互作用以優先誘發導電跡線上之材料的蝕刻。因而，可選擇所使用之製程氣體以優先蝕刻導電跡線上之材料，而無論所述材料為介電質抑或金屬。此外，低圖案束電流密度亦可限制機械研磨之量，而不是化學蝕刻之量。通常，離子束218中能量之量可判定所得製程是否相比於針對研磨更多地針對蝕刻，並且本文中所揭示之平坦化技術可理想地落入此關係之蝕刻側的邊界內。
圖3A及圖3B分別為樣品302之說明性側視圖及平面視圖。樣品302可為樣品102及/或202之實例，且將用以說明本文中所揭示之平坦化技術。因而，樣品302之區域可為平坦化區域358，所述平坦化區域本身可為半導體晶圓或積體電路(IC)之小區域。樣品302至少包含具有主動層302A及安置於其上之數個金屬及通孔層的基板360。主動層302A包含主動式電路系統，諸如電晶體結構，其可使用層302B及302C之通孔及互連件互連。習知地，特徵、主動式電路系統及互連件之大小可 自層302A至302D之大小增加，其中主動式電路系統處於奈米至數十奈米之範圍內，且層302B及302C之互連件處於數百奈米至微米範圍內。雖然樣品302包含安置於主動層302A上之兩個金屬層302B、302C，但樣品302之金屬層之數目對本揭示案不具限制性，且本文中涵蓋任何數目，諸如1、2、3、4、5、6...15。
在一些實施例中，基板360可由任何半導體材料形成，諸如矽、砷化鎵、磷化銦、氮化鎵及類似物。在其他實施例中，基板360可由非半導電材料形成，諸如聚合物、彈性體、類金屬、合金及類似物。在基板為半導體材料之實施例中，主動層302A可包含形成於基板360中或基板360上之電晶體、電阻器、電容器、電感器等。另外，層302B、302C可包含將主動層302A之各種電組件耦接至功能性電路系統中之導電互連件/跡線的一或多個層，所述功能性電路系統諸如邏輯功能、驅動器及記憶體。層302B、302C內之導電互連件可經由通孔耦接，且可進一步耦接至層302A之各種主動位點。
層302B可包含嵌入於介電質364中之導電互連件362。導電互連件362可在各種位置處經由通孔耦接至主動層302A中之電路系統。導電互連件362可由任何金屬或合金形成，且可包含銅、鋁、銀、金、鎢、鈦、鉻及其組合，僅舉幾例。類似地，介電質364可由任何絕緣材料形成，諸如氧化矽、二氧化矽、氮化矽、碳化矽、聚醯亞胺及其組合。層302C可類似於層302B，且包含嵌入於介電質368中之導電互連件366。雖然層302B及302C之互連件及介電質在一些實施例中可為相同的，但此相似性並非必需的且非限制性的。
如圖3A及圖3B中所示出，導電互連件362、366可形成為 長的平行線，或者至少在平坦化區域358的邊界內如此表徵。此外，一個主動層(例如362)之導電互連件可垂直於另一層(例如366)之方向形成。然而，雖然圖3A、圖3B中描繪了此實例，但可能無需此配置或甚至無需跨越整個IC或晶圓。
圖4A至圖4E為根據本揭示案之實施例之在平坦化技術之各個階段的樣品302之說明性側視圖。圖4中之圖示示出了在已例如藉由系統100實施一或多個處理步驟之後的樣品302。處理步驟可包含平坦化製程、旋轉研磨製程及用於移除層302C及302B同時使302A之曝露區域平坦的各種其他步驟。
圖4A示出在介電質368之最上部分已至少向下移除以與導電互連件366之頂表面齊平之後的樣品302。可現在曝露導電互連件366之頂表面。介電層368之頂部部分之移除可包含旋轉研磨以進行整體移除，繼之以如本文中所揭示之平坦化步驟。旋轉研磨步驟可包含將介電質368之表面曝露於離子束，同時旋轉樣品302。旋轉研磨可以與介電層368垂直或幾乎垂直的入射角執行，且可包含氣體輔助蝕刻，但氣體輔助蝕刻係視情況選用的。
平坦化製程將包含將樣品302定向至如例如圖2中所示出之離子束，且進一步包含配置樣品，使得導電跡線366配置成垂直於入射離子束且使得形成於表面與離子束之間的角度Θ較淺，例如為1°至20°。入射光束入射至頁面之平面中，以供參考，如具有十字之圓圈所示。Θ之角度可取決於分離導電跡線366之距離d。(關於距離d之實例，參見圖3B。)舉例而言，相比於較短距離d，較大距離d可能需要更淺角度，例如2.5°。除了樣品302之定向之外，可例如經由GIS 236將製程氣體提供至表面。 提供至表面之製程氣體可取決於介電質368之材料構成，且可經選擇以優先蝕刻形成導電跡線366之材料上的介電材料368。舉例而言，若導電跡線由銅形成且介電質368為氧化矽，則製程氣體可為二氟化氙，其優先蝕刻銅上之介電質。利用提供至表面之製程氣體，可以所要能量及束電流提供離子束。可選擇能量及束電流以誘發介電質368材料之蝕刻，而不是開始藉由離子束進行離子研磨。雖然可能始終存在某一程度之離子研磨，但導電跡線366的淺角與正定向之組合可進一步降低歸因於導電跡線形成離子束之陰影遮罩而導致的離子研磨之發生率。在平坦化期間，離子束可在經平坦化之樣品302之表面上快速光柵化，使得在離子束移動至後續位置之前開始蝕刻。舉例而言，光柵化之每次停止的停留時間可在25至300奈秒範圍內。製程氣體之流動及離子束之光柵化可繼續，直至導電跡線366之頂表面曝露。此時，樣品302之曝露表面可至少相對於導電跡線366為平坦的。應注意，來自介電質368之材料將保留在導電跡線366之間的間隙中，且可為齊平的或恰好在導電跡線366之頂表面下方(參見圖4C)。
圖4B示出了在已經向下執行至介電層364中之旋轉研磨之後的樣品302。旋轉研磨製程可移除介電質368之其餘部分、導電跡線366及介電質364之頂部部分。可在導電跡線362未被覆蓋之前停止旋轉研磨，使得保留介電質364之相對薄的層。使介電質364之薄層留在導電跡線362上允許用化學選擇性蝕刻執行後續平坦化製程。由於導電跡線362延伸至頁面中，因此離子束可自左側入射，如所示出，使得導電跡線362配置成垂直於離子束之進入方向，如箭頭所示。
圖4C示出在執行第二平坦化製程以向下平坦化至導電跡線362之頂表面之後的樣品302。因而，可使用本文中所揭示之平坦化技術 蝕刻介電質364，使得曝露表面與導電跡線362之頂部層級齊平。
圖4D示出了在執行後續旋轉研磨製程以移除介電質364及導電跡線362之大部分之後的樣品302，繼之以另一平坦化製程以移除所述兩種材料之其餘部分，如圖4E所示。最終平坦化製程可曝露主動層302B，所述主動層可用當前平坦化製程或其他製程移除以最終曝露樣品302之主動式電路系統。
圖5A至5D為根據本揭示案之實施例之用於平坦化樣品之研磨及蝕刻製程501的實例圖示。製程501可實施於諸如系統100之帶電粒子束系統中，且可包含研磨及選擇性地蝕刻樣品502之各種材料。製程501包含使用第一組參數及製程氣體移除材料，及使用第二組參數及製程氣體進行平坦化。相比於第二組參數，第一組參數可更不加區分地移除材料。因而，在用第一組參數移除材料時對樣品502成像可能為接收關於何時停止材料移除之回饋所必需的。
圖5A為包含主動層502之實例樣品502。對於樣品502，僅示出了兩個金屬層570及574，所述金屬層由通孔層572分開。金屬層570、574包含金屬互連件，例如分別包含線576及580，而通孔層572包含金屬通孔578。層570至574中之其他材料為介電質582。在一些實施例中，金屬互連件576、580可由銅形成，但本文中亦涵蓋其他金屬，諸如鋁及銀。介電質582可由氧化矽、氮化矽、聚醯亞胺等形成，且形成介電質582之材料可判定在第二組參數中使用之製程氣體。包含主動式電路系統之後續層未示出，且基板亦未示出。然而，省略層將包含在內且為了清楚起見而省略。
圖5B示出了在移除第一金屬層570及大部分通孔層572之 後的樣品502。可使用與本文中所揭示之平坦化製程不同的製程來蝕刻此等層，所述製程可包含使樣品502垂直於離子源定向，提供蝕刻劑氣體，及以取決於經移除之金屬層之厚度的能量提供離子束。在5keV至30keV之束能量下，束電流可為1至10pA/μm2，且蝕刻劑氣體為硝基乙酸甲酯或相關化合物。然而，如圖5B中所示，在金屬層574之金屬580曝露後，即刻停止材料之移除。舉例而言，在位置A、B、C及D處曝露金屬580。雖然材料移除可能在僅曝露金屬之小區域時停止，但介電質582之薄層可保留在大部分金屬580上。然而，執行材料移除之系統可在此時切換至第二組參數以選擇性地去除其餘介電質582，從而將樣品502平坦化至層574之金屬580之頂部層級。
平坦化步驟包含使用選擇性蝕刻氣體及低能量帶電粒子束(例如2至5keV)選擇性地蝕刻其餘介電質582。減少光之能量減少了金屬及介電質之濺射且增強了介電質582之蝕刻。如所提及，製程氣體可取決於形成介電質582之材料。
圖5C說明選擇性移除介電質582中之一些以將樣品502平坦化至金屬580之頂表面。圖5C之實例示出了用帶電粒子束(CPB)以與樣品502成正入射角之選擇性蝕刻。如可見，可將介電質582均勻地移除至略低於金屬580之頂表面的層級。雖然圖示中之尺寸被放大，但樣品504可被視為至少相對於金屬580之頂部層級係平坦的。
另一方面，圖5D說明使用CPB與樣品502成一角度之平坦化樣品502。如可見，直接靠近金屬線580左側之介電質582的區域比更靠近金屬線右側之介電質更靠近金屬線之頂表面。用CPB以一角度蝕刻介電質582致使金屬線580充當所述CPB之陰影遮罩，此減少了介電質 582在金屬線580之陰影中之區域中的研磨。另外，可自兩個相反方向執行使用成角度CPB(其可成掠射角)之平坦化步驟以減少自金屬線580間移除之介電質582之量。
圖6為根據本揭示案之實施例之實例平坦化方法603。方法603可實施於諸如系統100之帶電粒子系統中，且可用以平坦化如圖4之實例中所示出的樣品。在樣品裝載至實例系統100中後，方法603可在製程區塊605處開始，所述製程區塊包含將樣品之表面定向至離子束軸以在離子束軸與樣品之表面之間形成淺角。另外，樣品可經配置成使得跨越其表面延伸或安置於上部層中之導電跡線垂直於離子束軸。定向樣品以形成淺角及垂直於離子束軸配置導電跡線可允許導電跡線充當離子束之陰影遮罩，此可防止離子束直接照射安置於導電跡線之間的第一層，藉此減少直接研磨且促進蝕刻。
製程區塊605之後可為製程區塊607，製程區塊607包含將氣體提供至樣品之表面。氣體可由GIS提供，諸如GIS 136及/或236。在氣體已提供至樣品之表面後，可後繼製程區塊609，製程區塊609包含將離子束提供至樣品之表面。離子束係由離子柱提供，諸如離子柱256。
製程區塊609之後可為製程區塊611，製程區塊611包含刺激安置於樣品之表面上的第一層之離子束誘發蝕刻。在一些實施例中，誘發蝕刻將優先蝕刻安置於第一層中之導電跡線上的第一層。另外，離子束可在表面上光柵化以選擇性地蝕刻所要平坦化區域上之第一層。此外，樣品之定向及導電跡線相對於離子束之配置允許平坦化與導電跡線之頂表面齊平的樣品表面。如所提及，導電跡線提供離子束之陰影遮罩，以防止或減少第一層之離子研磨，使得發生第一層之選擇性蝕刻。
在一些實例中，值、程序或設備被稱作「最低」、「最佳」、「最小」或類似者。應瞭解，此類描述意欲指示，可在許多所使用之功能性替代方案中進行選擇，且此類選擇無需較佳、較小或以其他方式優於其他選擇。另外，所選擇之值可藉由數字或其他近似方式獲得，且可僅為理論上正確/值的近似值。
100:帶電粒子系統
102:樣品
104:上頸部分
106:液態金屬離子源
108:離子束聚焦柱
110:離子束
112:靜電偏轉板
114:台
116:下部腔室
118:離子泵
120:渦輪分子及機械抽汲系統
122:真空控制器
124:高壓電源供應器
126:偏轉控制器及放大器
128:圖案產生器
130:帶電粒子偵測器
132:視訊電路
134:視訊監視器
136:注氣系統
138:精密電動馬達
140:探針
142:門
144:系統控制器
146:掃描電子顯微鏡SEM
150:微操作器
152:部分
154:電源供應器及控制件

Claims (21)

  1. 一種用於平坦化表面之方法，其包括：將一樣品之一表面定向至一帶電粒子束軸，所述樣品包含一第一層，所述第一層係由第一材料及第二材料形成，所述第一材料不同於所述第二材料，經圖案化成複數條平行線且安置於所述第二材料中，其中所述第二材料之一頂表面形成所述表面，且其中所述表面經定向成與所述帶電粒子束軸形成一淺角且將經圖案化成所述複數條平行線之所述第一材料配置成垂直於所述帶電粒子束軸；沿所述帶電粒子束軸朝向所述樣品之所述表面提供一帶電粒子束；將一氣體提供至所述樣品之所述表面；及用離子誘發化學蝕刻將所述第二材料至少向下選擇性地蝕刻至所述第一材料之一頂表面，歸因於所述帶電粒子束及所述氣體在所述樣品之所述表面上同時存在而刺激帶電粒子誘發蝕刻。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中所述複數條平行線形成所述帶電粒子束之一陰影遮罩。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中所述複數條平行線中之鄰近平行線之間的一距離判定所述淺角之一度數。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之方法，其中所述度數在1度至38度範圍內，所述淺角係自所述帶電粒子束軸及所述樣品之所述表面測得。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之方法，其中所述淺角之所述度數與所述複數條平行線中之鄰近平行線之間的所述距離呈負相關。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中提供一帶電粒子 束包含以一低能量及一低圖案束密度提供所述帶電粒子束。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中所述低能量包含在0.5KeV至30Kev之一範圍內之一電壓下提供所述帶電粒子束。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中所述低圖案束密度包含以與區域相關之一束電流提供所述帶電粒子束，其中較大束電流被用於較大區域。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中所述低圖案束密度在0.1pA/um2至1pA/um2之一範圍內。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中所述氣體為一蝕刻劑氣體。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中所述蝕刻劑氣體係選自以下中之一種：二氟化氙、氯、碘、溴、氧化亞氮、氧、水、氟、三氟乙酸、三氟乙醯胺、硝基乙酸甲酯及乙酸酐，及其組合。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中所述蝕刻劑氣體優先蝕刻所述第一材料上之所述第二材料。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中所述第二材料為一介電質。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之方法，其中所述介電質為氧化矽、二氧化矽、氮化矽、碳化矽、聚醯亞胺及其組合中之一種。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中所述第一材料為金屬。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中所述樣品為一半導體晶片。
  17. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中所述樣品為一透射電子顯微鏡(TEM)片層。
  18. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中所述帶電粒子束在所述表面上之位置處的一停留時間較短。
  19. 如申請專利範圍第17項所述之方法，其中所述停留時間在25至300奈秒之一範圍內。
  20. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中所述樣品表面歸因於對所述第一材料上之所述第二材料進行帶電粒子束誘發選擇性蝕刻而經平坦化，且進一步基於提供所述離子束之一陰影遮罩的所述複數條平行線。
  21. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其進一步包括：旋轉研磨所述第一層之一其餘部分及安置於所述第一層下方的一第二層之一部分，所述第一層之所述其餘部分包含所述第一材料及所述第二材料；及將所述第二層向下平坦化至所述第二層之金屬線之一頂表面，所述第二層包含第三材料及第四材料，其中平坦化所述第三表面包括：將所述樣品之一曝露表面定向至所述離子束軸以與所述離子束軸形成所述淺角且垂直於所述離子束軸配置由所述第四材料形成之金屬線；將所述氣體提供至所述樣品之所述曝露表面；以一低能量及一低圖案束密度將所述離子束提供至所述曝露表面；及基於所述氣體及所述離子束之所述存在，刺激所述第三材料之離子束誘發蝕刻。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080113455A1 (en) * 2006-11-11 2008-05-15 Rajesh Jain Planar etching of dissimilar materials
CN103227110A (zh) * 2012-01-31 2013-07-31 Fei公司 低能量离子束蚀刻
US20150056815A1 (en) * 2013-08-21 2015-02-26 Tel Epion Inc. Gcib etching method for adjusting fin height of finfet devices
US20150255243A1 (en) * 2014-03-07 2015-09-10 Applied Materials, Inc. Grazing angle plasma processing for modifying a substrate surface
US20170069526A1 (en) * 2015-09-03 2017-03-09 Jongsoon Park Chuck assembly with tiltable chuck and semiconductor fabrication system including the same
CN107039228A (zh) * 2016-01-12 2017-08-11 Fei公司 带电粒子束诱导刻蚀
EP2283713B1 (en) * 2008-05-22 2018-03-28 Vladimir Yegorovich Balakin Multi-axis charged particle cancer therapy apparatus

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7884024B2 (en) * 2005-02-24 2011-02-08 Dcg Systems, Inc. Apparatus and method for optical interference fringe based integrated circuit processing

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080113455A1 (en) * 2006-11-11 2008-05-15 Rajesh Jain Planar etching of dissimilar materials
EP2283713B1 (en) * 2008-05-22 2018-03-28 Vladimir Yegorovich Balakin Multi-axis charged particle cancer therapy apparatus
CN103227110A (zh) * 2012-01-31 2013-07-31 Fei公司 低能量离子束蚀刻
US20150056815A1 (en) * 2013-08-21 2015-02-26 Tel Epion Inc. Gcib etching method for adjusting fin height of finfet devices
US20150255243A1 (en) * 2014-03-07 2015-09-10 Applied Materials, Inc. Grazing angle plasma processing for modifying a substrate surface
US20170069526A1 (en) * 2015-09-03 2017-03-09 Jongsoon Park Chuck assembly with tiltable chuck and semiconductor fabrication system including the same
CN107039228A (zh) * 2016-01-12 2017-08-11 Fei公司 带电粒子束诱导刻蚀

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