TWI828993B - 用於均勻銑削相鄰材料的方法及系統 - Google Patents

Abstract

一種評估樣品區域的方法，該樣品區域包括兩個或兩個以上彼此相鄰且具有不同銑削速率的子區域。該方法可包括：在單個掃描框架期間在該區域上掃描聚焦離子束，以使得離子束以第一掃描速率在該區域的具有第一銑削速率的第一子區域上掃描，隨後以第二掃描速率在該區域的具有第二銑削速率的第二子區域上掃描，其中第二銑削速率比第一銑削速率更快，而第二掃描速率比第一掃描速率更快；及重複掃描製程複數次以將該區域蝕刻到期望的深度。

Description

用於均勻銑削相鄰材料的方法及系統

本申請案主張2020年7月1日提交的美國申請案第16/919,013號的優先權。本案揭示內容為了所有目的以引用方式整體併入於本文。

本揭示案係關於使用平行掃描FIB均勻銑削相鄰材料。

在研究電子材料及將此種材料製造成電子結構的製程中，電子結構的樣品可用於微觀檢查，以進行故障分析及元件驗證。例如，可用聚焦離子束(focused ion beam；FIB)銑削及分析包括一或更多個積體電路(integrated circuit；IC)或形成在其上的其他電子結構的樣品，諸如如矽晶圓，以研究晶圓上形成的電路或其他結構的具體特性。

在某些情況下，待銑削的樣品可包括樣品上具有不同銑削速率的兩個或兩個以上不同區域。不同的銑削速率可為各種不同因數的結果，該等不同因數諸如不同區域中沉積或以其他方式存在的不同材料、自相同材料在不同區域中形成的不同幾何形狀、相同材料的不同晶體方向或不同材料、不同定向及/或不同幾何形狀的組合。

移除一或更多個選定層以分析或研究由多層形成的樣本上的結構特性被稱為減層，並且可用FIB工具完成。在一些情況下，期望將包括兩個或兩個以上具有不同銑削速率的子區域的樣品的一部分或區域減層至該兩個或兩個以上子區域中每一者的共同深度。然而，不同子區域的不同銑削速率在以均勻方式減層此種樣品時存在挑戰。

本揭示案的實施例提供了用於減層樣品區域的方法及系統，該樣品區域具有表現出不同的銑削速率之兩個或兩個以上相鄰的子區域，該減層方式在不同子區域之間產生具有平滑邊界線過渡的均勻銑削表面。一些實施例藉由使用聚焦離子束(focused ion beam；FIB)評估系統的平行掃描模式將正在銑削的區域分成子區域，並改變不同子區域之間的束掃描速度，來實現在不同子區域之間均勻進行的減層製程。儘管本揭示案的一些實施例特別適用於對半導體基板上形成的電子元件及其他結構進行減層，但是實施例不限於任何特定類型的樣品，並且可用於對各種不同的樣品進行減層。

一些實施例涉及評估樣品區域的方法。樣品可包括具有第一銑削速率的第一子區域，及鄰近第一子區域的第二子區域，該第二子區域具有不同於第一銑削速率的第二銑削速率。該方法可包括藉由在該區域上複數次反覆運算掃描聚焦離子束來銑削該區域，以將該區域蝕刻到期望的深度，其中每次聚焦離子束在該區域上掃描時，該離子 束以第一掃描速率在第一子區域上掃描，隨後以不同於第一掃描速率的第二掃描速率在第二子區域上掃描。

一些實施例涉及用於評估樣品區域的系統，該系統包括具有第一銑削速率的第一子區域，及與第一子區域相鄰的第二子區域，該第二子區域具有不同於第一銑削速率的第二銑削速率。該系統可包括：真空腔室；樣品支撐件，被配置為在樣品評估過程中將樣品保持在真空腔室中；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；及處理器及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，該等指令使得系統藉由在該區域上掃描聚焦離子束達複數次反覆運算來銑削該區域，以將該區域蝕刻到期望的深度，其中每次聚焦離子束在該區域上掃描時，該離子束以第一掃描速率在第一子區域上掃描，隨後以不同於第一掃描速率的第二掃描速率在第二子區域上掃描。

本文描述的實施例的各種實現可包括一或更多個以下特徵。可選擇第一掃描速率及第二掃描速率，以使得銑削步驟在複數次反覆運算中將第一及第二子區域蝕刻到相同的期望深度。銑削步驟的每次反覆運算可從第一及第二子區域中的每一者移除約一個或更少的原子層材料。銑削步驟可重複至少數千次，以便將該區域銑削到期望的深度。第一子區域可具有第一幾何形狀，而第二子區域可具有不同於第一幾何形狀的第二幾何形狀。第一銑削速率可比第二銑削速率快，且第一掃描速率可比第二掃描速率 快。該區域可進一步包括與第一或第二子區域中的至少一者相鄰的第三子區域。第三子區域可具有不同於第一及第二銑削速率中的每一者的第三銑削速率，並且每次聚焦離子束在銑削步驟中在該區域上掃描時，離子束皆可以不同於第一及第二掃描速率的第三掃描速率在第三子區域上進一步掃描，其中選擇第一、第二及第三掃描速率，以使得銑削步驟在複數次反覆運算中將第一、第二及第三子區域中的每一者蝕刻到相同的期望深度。

又有其他實施例涉及一種評估樣品區域的方法，該樣品區域包括兩個或兩個以上彼此相鄰且具有不同銑削速率的子區域，其中該方法包括：藉由在區域中具有第一銑削速率的第一子區域上掃描聚焦離子束X次，及在區域中具有不同於第一銑削速率的第二銑削速率的第二部分上掃描聚焦離子束Y次，來銑削該區域，其中選擇X及Y來補償第一銑削速率與第二銑削速率之間的差異，以使得該區域的銑削量基本均勻；及重複銑削製程複數次以將該區域蝕刻至期望深度。

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，每個附圖僅為了說明目的而提供，並不意欲作為對本揭示案範疇的限制的定義。此外，作為一般規則，除非描述中明顯表達相反的情況，否則在不同附圖中的元件使用相同元件符號的情況下，元件通常在功能或目的上相同或至少相似。

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

125:二次電子及離子

130:樣品

140:樣品支撐元件

150:二次電子偵測器

200:樣品

210:區域

210a:子區域

210b:子區域

215:邊緣

220:掃描圖案

300:樣品

310:區域

310a:子區域

310b:子區域

312:邊緣區域

315:溝槽

320:第一掃描圖案

322:第二掃描圖案

400:製程

410:步驟

420:步驟

422:步驟

424:步驟

430:步驟

440:步驟

500:樣品

510:區域

510a:第一子區域

510b:第二子區域

520:掃描圖案

520b:區域

522:虛線

524:掃描圖案

600:樣品

610:區域

610a:子區域

610b:子區域

610c:子區域

620:掃描線

624:掃描線

628:掃描線

700:銑削方法

710:步驟

720:步驟

730:步驟

740:步驟

800:晶圓

805:積體電路

810:區域

810a:子區域

810b:子區域

820:掃描圖案

822:路徑

824:掃描圖案

826:路徑

第1圖是根據本揭示案的一些實施例的樣品聚焦離子束(focused ion beam；FIB)評估系統的簡化示意圖；第2A圖是其中形成有一區域的樣品的簡化示意圖，該區域包括具有不同銑削速率的第一及第二子區域；第2B圖是根據先前已知的方法用於減層第2A圖所示樣品的一部分的離子束掃描圖案的簡化示意圖；第2C圖是第1A圖所示的樣品在樣品的一部分已經使用第2B圖中描繪的先前已知的掃描圖案減層之後的簡化橫截面圖；第3A圖是根據另一種先前已知的方法用於減層具有不同銑削速率的兩個相鄰部分的樣品的一部分的離子束掃描圖案的簡化示意圖；第3B圖是在樣品的第一子區域已經使用第3A圖中描繪的先前已知的掃描圖案被減層之後，第3A圖中所示的樣品的簡化橫截面圖；第3C圖是在樣品的第二子區域已經使用第3A圖中描繪的先前已知的掃描圖案進行減層之後，第2A圖中所示的樣品的簡化橫截面圖；第4圖是描繪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5A圖是根據本揭示案的一些實施例的離子束掃描圖案的簡化示意圖，該離子束掃描圖案用於減層具有兩個相鄰且銑削速率不同的部分的樣品的一部分；第5B圖是根據本揭示案的一些實施例，在一部分樣品已經根據第4圖中闡述的方法減層之後，第5A圖中所示的樣品的簡化橫截面圖；第6圖是根據本揭示案的一些實施例的離子束掃描圖案的簡化示意圖，該離子束掃描圖案用於減層具有彼此相鄰不同速率銑削的三個部分的樣品的一部分；及第7圖是描繪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8圖是根據一些實施例可減層的半導體晶圓上的區域的簡化示意圖；及第9圖是根據一些實施例可減層的半導體晶圓上的區域的簡化示意圖。

本揭示案的實施例可減層樣品的一部分，其包括：

示例性聚焦離子束(focused ion beam；FIB)評估工具

為了更好地理解及瞭解本揭示案，首先參看第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、樣品支撐元件140及二次電子偵測器150(或者在一些實施例中，二次離子偵測器或者 兩個並行工作的偵測器的組合)。FIB柱110可操作以產生帶電粒子束120，並將粒子束引向樣品130(有時在本文中稱為「物體」或「樣品」)，以銑削或以其他方式處理樣品。樣品，例如半導體晶圓，可被支撐在真空腔室105內的支撐元件140上。

藉由用帶電粒子束120照射樣品以形成橫截面，FIB柱110可銑削樣品130(例如，在樣品130中鑽出凹槽)，並且若需要，亦可平滑橫截面。FIB銑削製程的操作通常是將樣品放置在真空環境中，並向樣品發射聚焦離子束來蝕刻或銑削掉樣品上的材料。在一些情況下，真空環境可藉由控制背景氣體的濃度來淨化，該背景氣體用於協助控制蝕刻速度及品質或者協助控制材料沉積。加速的離子可由氙、鎵或其他合適的元素產生，並且典型地藉由500伏到100,000伏範圍內的電壓朝向樣品加速，並且更典型地處於3,000伏到30,000伏範圍內。取決於FIB儀器的配置及應用，束電流通常在幾皮安到數微安的範圍內；並且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。

減層製程可藉由以下方式完成：(i)定位應該被銑削的感興趣位置，以便從樣品中移除一定厚度的材料，(ii)移動樣品(例如，藉由機械支撐元件)，以便樣品位於FIB單元的視場之下，及(iii)銑削樣品，以移除感興趣位置中的所需量的材料。減層製程可包括在樣品中形成凹槽(橫向尺寸通常為數微米到數百微米)。

銑削製程通常包括在被成像或銑削的樣品的特定區域來回掃描帶電粒子束(例如，以光柵或其他掃描模式)。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)可實現掃描圖案。被掃描的區域通常是樣品總區域的非常小的一部分。例如，樣品可為直徑為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/或長度以微米或數十微米量測的矩形區域。離子束掃描整個被銑削區域的每次反覆運算(或框架)通常以微秒為單位進行量測，並且移除非常少量的材料(例如，使用低i探針(例如，10pA)移除低至0.01個原子層，或者使用高i探針(1000nA)移除多達1000個原子層)，以使得掃描圖案重複數千次或數百萬次以將孔蝕刻到期望的深度。

在銑削操作期間，由FIB柱110產生的帶電粒子束120在撞擊樣品130之前傳播通過真空腔室105內形成的真空環境。二次電子及離子125在離子與樣品的碰撞中產生，並被偵測器150偵測到。偵測到的二次電子或離子可用於分析銑削層及結構的特性。

儘管未在第1圖中示出，但FIB評估系統100可包括多個額外部件，包括但不限於將處理氣體輸送到腔室105的一或更多個氣體噴嘴、控制腔室105內壓力的真空閥及其他閥，及引導帶電粒子束的一或更多個透鏡及其他部件。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，上述各者藉由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，如一般技術者所知的。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(random access memory；RAM)及/或唯讀記憶體(read-only memory；ROM)，上述各者可為可程式設計的、快閃記憶體可更新的，及/或類似者)、磁碟驅動器、光儲存裝置或類似的非暫時性電腦可讀儲存媒體。

先前已知的減層技術

一些常用的對具有兩個或兩個以上呈現不同銑削速率的不同截面的樣品區域進行減層的方法在進行時於不同截面之間產生不期望的邊界(即非均勻區域)。為了說明，參看第2A圖，該圖是樣品200的簡化俯視圖。如第2A圖所示，樣品200(例如可為半導體晶圓)，包括待銑削的區域210(有時稱為「框架」)。區域210包括具有不同銑削速率的兩個子區域210a及210b。例如，區域210a的銑削速率可快於區域210b的銑削速率。在一些情況下，導致不同的銑削速率的原因可例如為：子區域210a主要由與子區域210b不同的材料組成。在其他情況下，導致不同的銑削速率的原因可例如為：具有與子區域210b不同的幾何形狀的子區域210a或者兩個區域中不同材料及不同幾何形狀的組合引起。

無論不同銑削速率的成因為何，一些先前已知的銑削技術將藉由以特定的(且恆定的)束速度或掃描速率掃描整個區域的聚焦離子束來銑削區域210。例如，第2B 圖描繪了根據一些已知方法用於減層第2A圖所示的樣品200的示例性掃描圖案220。掃描圖案220係利用單次連續掃描束以恆定的速度或掃描速率，連同銑削製程的其他保持不變的參數(例如，束寬度、束強度等)遍歷整個區域210，包括子區域210a及子區域210b。因而，在預定量的銑削之後(例如，在離子束在區域210上掃描數千次甚至數百萬次之後)，區域210將呈現不均勻的輪廓，其中具有較快銑削速率的子區域210a或210b比具有較慢銑削速率的其他子區域銑削得更深。兩個銑削區域之間的銑削深度差異會在兩個子區域之間的邊界處產生一條邊緣。

例如，參看第2C圖，第2C圖是第2A圖所示的樣品200在樣品的一部分已經使用第2B圖中描述及論述的掃描圖案進行減層之後的簡化橫截面圖。由於子區域210a具有比子區域210b更快的銑削速率，因此在區域210被銑削多次(例如，數千次或甚至數百萬次)之後，減層製程將導致子區域210a具有大於子區域210b的深度之深度，從而在兩個子區域之間產生邊緣215。

在一些情況下，邊緣215的存在可能是不希望的，並且已經採用的一種消除邊緣215的技術是單獨銑削每個子區域210a、210b。第3A圖是用於減層樣品300的區域310的離子束掃描圖案的簡化示意圖。樣品300可類似於樣品200，並且區域310可包括兩個相鄰的子區域310a、310b，該等子區域類似於上文描述的子區域210a、210b。為了補償部分310a與310b的不同銑削速 率，一些先前採用的技術將使用第一掃描圖案320將區域310a銑削到期望的深度，隨後使用第二掃描圖案322銑削區域310b。

以此種方式分別掃描兩個子區域310a、310b使得能夠藉由銑削一個子區域比另一個子區域更久而將該等區域銑削到基本相似的深度。例如，若子區域310a的銑削速率是子區域310b的銑削速率的兩倍，則銑削子區域301b的時長是子區域310a的兩倍(即，掃描整個子區域310b離子束的次數是掃描整個子區域310a離子束的次數的兩倍)，將導致子區域310a及310b被銑削到大體相同的深度。

然而，此種製程不一定會產生均勻的銑削表面，相反會在兩個子區域之間產生溝槽或其他不均勻的邊界。為了說明，參看第3B及3C圖，其中第3B圖是在銑削子區域310a之後但在銑削區域310b之前示出的樣品300的簡化橫截面圖，而第3C圖是在銑削子區域310b之後示出的樣品300的簡化橫截面圖。如第3B圖所示，一旦子區域310a被銑削到期望的深度，邊緣312就存在於子區域310a與310b之間的邊界處。當隨後銑削子區域310b時，邊緣區域312以比子區域310b的主體部分更快的速率被銑削。

因此，當子區域310b隨後被銑削至與子區域310a相同的深度時，邊緣區域312周圍更快的銑削速率導致在子區域310a與310b之間的邊界處形成不期望的溝槽 315，如第3C圖所示。因此可見，當被銑削的區域包括表現出不同銑削速率的兩個或兩個以上子區域時，關於第2A-2C圖或第3A-3C圖描述的技術皆不會在整個被銑削區域產生均勻銑削的表面。

以變化的掃描速率進行銑削

本揭示案的實施例提供了一種用於以不同銑削速率銑削具有兩個或兩個以上子區域的樣品區域的系統及方法，該銑削方式在子區域的邊界處產生均勻銑削表面且無阻障層。根據一些實施例，包含不同銑削速率的子區域的區域被銑削，使得聚焦離子束的速度(即，掃描速率)在該區域被銑削時連續變化，以使得當具有不同銑削速率的子區域被銑削時，掃描速率不同。

為了說明，參看第4圖及第5A圖及第5B圖。第4圖是描繪根據本揭示案的一些實施例的與減層製程400相關聯的步驟的流程圖。第5A圖是可根據製程400使用的離子束掃描圖案的簡化示意圖，該製程用於根據一些實施例對具有不同銑削速率的兩個相鄰部分的樣品的一部分進行減層；且第5B圖是根據一些實施例，在第5A圖所示的樣品的一部分已經根據製程400進行減層之後，該樣品的簡化橫截面圖示。

製程400開始於識別待銑削樣品的區域(框架)及該區域內的兩個或兩個以上子區域(子框架)(第4圖，方塊410)。例如，如第5圖所示，樣品500可包括待銑削的區域510，該區域510包括第一子區域510a及第二子區 域510b，該等子區域具有上文針對子區域210a及210b所述的不同銑削速率。使用者可使用與聚焦離子束(focused ion beam；FIB)評估工具(例如第1圖所示的系統100)相關聯的軟體來定義區域510的邊界及每個子區域510a、510b的邊界。該軟體可進一步允許使用者為每個子區域510a、510b分配特定的銑削速率。在一些實施例中，可藉由在測試晶圓上銑削類似於子區域510a、510b的區域，來根據經驗預先決定每個子區域的銑削速率。

一旦區域及每個子區域的邊界被定義且銑削速率被分配給每個子區域，隨後可藉由在整個區域510上重複掃描離子束數千次甚至數百萬次(方塊430，銑削完成=否)來銑削區域510(第4圖，方塊420)，直到區域510被銑削到期望的銑削深度(方塊430，銑削完成=是)，從而完成製程(方塊440)。

在每個銑削區域510的反覆運算中(第4圖，方塊420)，在整個子區域510a(方塊422)及子區域510b(方塊424)掃描離子束。然而，並非以同一恆定掃描速率掃描整個區域510，離子束的速度可連續改變，使得子區域510a以與子區域510b不同的速率被掃描。例如，若子區域510a的銑削速率是子區域510b的銑削速率的兩倍，則在每次全框架掃描期間，子區域510a中的束速度與子區域510b中的束速度相比可以快兩倍，以針對不同的銑削速率進行調整。

為了進一步說明，參看第5A圖，在區域510的每次全框架掃描反覆運算中，可根據掃描圖案520掃描子區域510a，隨後離子束可被引導(虛線522)至掃描圖案524的開始，並且可以更快的速率掃描區域520b(由與掃描圖案520相反的更密集的掃描圖案524表示)。

此種在全框架掃描中對束速度的微調允許在整個銑削製程中於子區域510a與510b之間保持恆定的銑削深度，而不會在子區域510a、510b之間形成不期望的邊界。此種均勻銑削製程的最終結果顯示在第5B圖中，其中可看出，在子區域510a與510b之間的銑削區域510的底部存在均勻平坦的表面。此外，由於子區域510a、510b被一起銑削，而不是逐個銑削，因此避免了邊緣(如第2B圖所示的邊緣212)的產生，該邊緣隨後會導致不利的邊緣效應而局部地改變邊緣附近的銑削速率，並且導致兩個子區域之間形成溝槽或類似結構。

儘管第4圖及第5A圖、第5B圖中描述的實例是針對被銑削的區域510，該區域510包括具有不同銑削速率的兩個不同的子區域，但是本揭示案的實施例可用於在具有三個、四個或更多個具有不同銑削速率的區域的銑削區域上產生均勻的平坦表面。例如，第6圖是樣品600的簡化俯視圖，其包括待銑削的區域610，該區域610具有三個不同的子區域610a、610b及610c，每個子區域具有不同的銑削速率。如上文參考第4圖所述，使用者可使用與諸如系統100的FIB評估工具相關聯的軟體來定義區域610的邊界 及每個子區域610a、610b及610c的邊界及每個子區域的銑削速率。

隨後，在每個全框架掃描反覆運算期間(方塊420)，子區域610a、610b及610c中的每一者可以不同的束速度被掃描，如分別由掃描線620、624及628的不同密度所表示。以此種方式，整個區域610可被銑削，以在銑削區域610的底部產生均勻平坦的表面，且在任何子區域610a、610b或610c之間沒有任何邊緣效應。

每次全框架掃描對每個子區域進行次數可變的銑削

在一些實施例中，本揭示案的實施例不是藉由改變束速度來對銑削框架內的子區域的不同銑削速率進行調整，而是調整束在銑削框架的每個子區域上掃描的次數。為了說明，參看第7圖及第8圖，其中第7圖是描述與根據本揭示案的一些實施例的銑削方法700相關聯的步驟的流程圖，第8圖是樣品800的簡化俯視圖，樣品800具有待銑削的區域800，區域800包括具有不同銑削速率的子區域810a、810b。

類似於方法400，方法700包括辨識待銑削樣品的區域(框架)及該區域內的兩個或兩個以上子區域(子框架)(第7圖，方塊710)。例如，如第8圖所示，樣品800可包括待銑削的區域810，該區域810包括第一子區域810a及第二子區域810b，該等子區域具有上文針對第一和第二子區域810a及810b所述的不同銑削速率。使用者可使用與聚焦離子束(focused ion beam；FIB)評估工 具(例如第1圖所示的系統100)相關聯的軟體來定義區域810的邊界及每個子區域810a、810b的邊界。該軟體可進一步允許使用者為每個子區域810a、810b分配特定的銑削速率。在一些實施例中，可藉由在測試晶圓上銑削類似於每個子區域810a、810b的區域，來根據經驗預先決定每個子區域的銑削速率。

一旦區域及每個子區域的邊界被定義，且銑削速率被分配給每個子區域，區域810隨後可藉由在每個子區域810a、810b上重複掃描離子束數千次甚至數百萬次(方塊730，銑削完成=否)而被銑削(第7圖，方塊720)，直到區域810被銑削到期望的銑削深度(方塊730，銑削完成=是)，從而完成製程(方塊740)。

為了補償每個子區域810a、810b的不同銑削速率，方法700可在步驟720中相對於其他子區域而調整聚焦離子束在每個子區域被掃描的次數，而不是(或除此之外)調整每個子區域中離子束的束速度。例如，若第一子區域810a的銑削速率比第二子區域810b的快兩倍，則在方塊720的一次反覆運算期間，離子束可在第一子區域810a上掃描一次，同時在第二子區域810b上掃描兩次，以補償掃描速率的差異。

此概念如第8圖所示。具體而言，第8圖描繪了掃描圖案820，其表示正在整個子區域810a上掃描離子束。隨後，束藉由路徑822被引導到區域810b，在該區域處，掃描圖案824可以與掃描圖案820相同的束速度實現。一旦 掃描圖案824完成，而不是開始新的全框架掃描，離子束可經由路徑826被引導，並且掃描圖案824可在子區域810b內被第二次實現，以針對兩個子區域之間的不同掃描速率進行調整。在區域810b的第二次掃描之後，假設區域810還沒有被銑削到期望的深度(方塊730，完成=否)，則可藉由掃描區域810a一次及區域810b兩次來重複方塊720，且該過程可重複數千次甚至數百萬次，直至達到期望的銑削深度(方塊730，完成=是)。

方法700可藉由方塊720將子區域810a中的掃描次數微調到子區域810b中的掃描次數，以解決子區域之間的銑削速率的任何差異。例如，若子區域810a的銑削速率比子區域810b的銑削速率快50%，則每在子區域810a上掃描兩次，就可在整個子區域810b上掃描三次離子束。在一些實施例中，方塊720可藉由儘可能頻繁地交替掃描每個子區域，同時保持比率來實現。因此，在每掃描兩次子區域810a就掃描三次子區域810b的實例中，在一些實施例中，方塊720中的離子束可以如下方式重複掃描：圖案820、圖案824、圖案820、圖案824、圖案824。由於在每個子區域上掃描離子束只會濺射掉非常薄的一材料層(例如，在某些情況下約是單個原子層)，因此在方塊720的每次反覆運算中，在每個子區域中進行不同次數的掃描圖案的反覆運算不會產生不期望的邊緣效應。作為其他非限制性實例，當銑削速率彼此相對接近但仍然不同時，子區域810a可被掃描7次，而子區域810b被掃描10次，或 者子區域810a可被掃描93次，而子區域810b被掃描100次。因此，可理解，子區域810a的掃描次數與子區域810b的掃描次數的任何適當比例可在不同的實施例中適當地使用，以補償子區域的不同銑削速率。類似地，方法700可用於藉由在方塊720中設置不同子區域中的每一個被掃描的次數的適當比率，以不同的銑削速率均勻地銑削具有三個、四個或更多子區域的區域。

待銑削樣品的實例

如上所述，本揭示案的實施例可用於減層許多不同類型的樣品，包括形成在半導體結構上的電子電路、形成在多晶或其他基板上的太陽能電池、形成在各種基板上的奈米結構等。如一個非限制性實例，第8圖是根據一些實施例可減層的半導體晶圓上的區域的簡化示意圖。具體地，第8圖包括晶圓800的頂視圖及晶圓800的特定部分的兩個放大視圖。晶圓800可為例如200毫米或300毫米的半導體晶圓，並且可包括形成在其上的多個積體電路805(在所示的示例中為52個)。積體電路805可處於製造的中間階段，並且本文描述的減層技術可用於評估及分析積體電路的一或更多個區域810，該等區域810包括彼此相鄰的兩個或兩個以上呈現不同銑削速率的部分。例如，第8圖的展開圖A描繪了積體電路805之一的多個區域810，該等區域可根據本文描述的技術進行評估及分析。展開圖B描繪了彼等區域810中的一者，其包括其中形成有孔陣列的第一部分810a及第二部分810b，該第二部分810b是分隔相鄰孔 陣列的大致實心部分。由於部分810a及810b中的不同幾何形狀，該兩個部分也呈現出不同的銑削速率。

本揭示案的實施例可藉由順序銑削掉該區域的最上層來分析及評估區域810。銑削製程可藉由根據光柵圖案在該區域內來回掃描FIB束來銑削區域810，如上文針對方法400或方法700所論述的。例如，根據方塊420，可藉由以第一束速度(掃描模式810a)連續銑削該區域，隨後以大於第一束速度的第二束速度(掃描模式810b)銑削區域810b來銑削區域810，以補償兩個子區域的不同銑削速率。

被移除的部分可在Z方向上具有特定的深度，並且可在X及Y方向上從區域810整體移除。例如，若區域810是長度及寬度為X微米的正方形，則在銑削製程中，可從區域570順序移除X乘X微米的非常薄的單獨切片(薄至1原子層或更小)，其中每一層中移除的正方形包括來自子區域810a的材料及來自子區域810b的材料。

為瞭解釋的目的，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透徹理解。然而，熟習此項技術者而易見，為了實施所描述的實施例，不需要特定的細節。因此，本文描述的特定實施例在上文的描述是出於說明及描述的目的而呈現的。該等描述並非意欲窮舉或將實施例限制於本文揭示的精確形式。此外，儘管上文揭示了本揭示案的不同實施例，但是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，一般技藝人士顯而易見，鑒於上述教示內容，可進行諸多修改及變更。

此外，上文說明書中對方法的任何引用都應當做必要修正適用於能夠執行該方法的系統，並且應當做必要修正適用於儲存指令的電腦程式產品，該等指令一旦被執行即導致該方法的執行。類似地，上文說明書中對系統的任何引用應做必要修正適用於可由系統執行的方法，應做必要修正適用於儲存可由系統執行的指令的電腦程式產品；並且說明書中對電腦程式產品的任何引用都應做必要修正適用於當執行儲存在電腦程式產品中的指令時可執行的方法，並且應當做必要修正適用於被配置為執行儲存在電腦程式產品中的指令的系統。

因為本揭示案的所示實施例在大部分情況下可使用熟習此項技術者已知的電子部件及設備來實現，因此為了理解及瞭解本揭示案的基本概念，並且為了不混淆或偏離本揭示案的教示內容，對該等細節的解釋不會超過如上文所述認為必要的程度。

400:製程

410:步驟

420:步驟

422:步驟

424:步驟

430:步驟

440:步驟

Claims (20)

1. 一種評估一樣品的一區域的方法，該樣品的該區域包括具有一第一銑削速率的一第一子區域，及與該第一子區域相鄰的具有不同於該第一銑削速率的一第二銑削速率的一第二子區域，該方法包括以下步驟：藉由在該區域上掃描一聚焦離子束達複數次反覆運算來銑削該區域，以將該區域蝕刻到一期望深度，其中每次該聚焦離子束在該區域上被掃描時，該束以一第一掃描速率在該第一子區域上掃描，且隨後以不同於該第一掃描速率的一第二掃描速率在該第二子區域上掃描。
2. 如請求項1所述之評估區域的方法，其中選擇該第一掃描速率及該第二掃描速率，以使得該銑削步驟在該複數次反覆運算中將該第一及該第二子區域蝕刻到該相同的期望深度。
3. 如請求項1所述之評估區域的方法，其中：該區域進一步包括一第三子區域，該第三子區域與該第一或該第二子區域中的至少一者相鄰，並且具有不同於該第一及該第二銑削速率之每一者的一第三銑削速率；每次在該銑削步驟中該聚焦離子束在該區域上被掃描時，該束進一步以不同於該第一及該第二掃描速率的一第三掃描速率在該第三子區域上掃描；及其中選擇該第一、該第二及該第三掃描速率，以使得該銑削步驟在該複數次反覆運算中將該第一、該第二及 該第三子區域中的每一者蝕刻到該相同的期望深度。
4. 如請求項1所述之評估區域的方法，其中該銑削步驟的每次反覆運算從該第一及該第二子區域中的每一者移除約一或更少個原子層材料。
5. 如請求項1所述之評估區域的方法，其中該銑削步驟被重複至少數千次，以便將該區域銑削到該期望深度。
6. 如請求項1所述之評估區域的方法，其中該第一子區域包括一第一幾何形狀，且該第二子區域包括不同於該第一幾何形狀的一第二幾何形狀。
7. 如請求項1所述之評估區域的方法，其中該第一銑削速率快於該第二銑削速率，且該第一掃描速率快於該第二掃描速率。
8. 一種用於評估一樣品的一區域的系統，該樣品的該區域包括具有一第一銑削速率的一第一子區域，及與該第一子區域相鄰的具有不同於該第一銑削速率的一第二銑削速率的一第二子區域，該系統包括：一真空腔室；一樣品支撐件，被配置為在一樣品評估過程中將一樣品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 令使得該系統藉由在該區域上掃描一聚焦離子束達複數次反覆運算，來銑削該區域，以將該區域蝕刻到一期望深度，其中每次在該區域上掃描該聚焦離子束時，該束以一第一掃描速率在該第一子區域上掃描，且隨後以不同於該第一掃描速率的一第二掃描速率在該第二子區域上掃描。
9. 如請求項8所述之系統，其中選擇該第一掃描速率及該第二掃描速率，以使得該系統在該複數次反覆運算中，將該第一及該第二子區域銑削到該相同的期望深度。
10. 如請求項8所述之系統，其中：該區域進一步包括一第三子區域，該第三子區域與該第一或該第二子區域中的至少一者相鄰，並且具有不同於該第一及該第二銑削速率中每一速率的一第三銑削速率；在該銑削步驟中，每次在該區域上掃描該聚焦離子束時，進一步以不同於該第一及該第二掃描速率的一第三掃描速率在該第三子區域上掃描該束；及其中選擇該第一、該第二及該第三掃描速率，以使得該系統在該複數次反覆運算中將該第一、該第二及該第三子區域中的每一者銑削到該相同的期望深度。
11. 如請求項8所述之系統，其中該銑削步驟的每次反覆運算從該第一及該第二子區域中的每一者移除約一或更少個原子層材料。
12. 如請求項8所述之系統，其中該系統重複該銑削步驟至少數千次，以便將該區域銑削至該期望深度。
13. 如請求項8所述之系統，其中該第一子區域包括一第一幾何形狀，且該第二子區域包括不同於該第一幾何形狀的一第二幾何形狀。
14. 如請求項8所述之系統，其中該第一銑削速率比該第二銑削速率更快，且該第一掃描速率比該第二掃描速率更快。
15. 一種評估一樣品的一區域的方法，該樣品的該區域包括兩個或兩個以上彼此相鄰的具有不同銑削速率的子區域，該方法包括以下步驟：藉由在該區域的具有一第一銑削速率的一第一子區域上掃描一聚焦離子束達X次，並在該區域的具有不同於該第一銑削速率的一第二銑削速率的一第二部分上掃描該聚焦離子束Y次，來銑削該區域，其中選擇X及Y來補償該第一銑削速率與該第二銑削速率之間的該差異，以使得該區域的銑削量實質均勻；重複銑削製程複數次，以將該區域蝕刻至一所需深度。
16. 如請求項15所述之評估區域的方法，其中該銑削步驟的每次反覆運算從該第一及該第二子區域中的每一者移除100個或更少的原子層材料。
17. 如請求項15所述之評估區域的方法，其中 該銑削步驟被重複至少數千次，以便將該區域銑削到該期望的深度。
18. 一種用於評估一樣品的一區域的系統，該樣品區域包括具有一第一銑削速率的一第一子區域及與該第一子區域相鄰的具有不同於該第一銑削速率的一第二銑削速率的一第二子區域，該系統包括：一真空腔室；一樣品支撐件，被配置為在一樣品評估過程中將一樣品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：藉由在該區域的具有一第一銑削速率的該第一子區域上掃描一聚焦離子束達X次，並在該區域的具有不同於該第一銑削速率的一第二銑削速率的一第二部分上掃描該聚焦離子束Y次，來銑削該區域，其中選擇X及Y來補償該第一與該第二銑削速率之間的該差異，以使得該區域的銑削量實質均勻；及重複該銑削製程複數次，以將該區域蝕刻至一期望深度。
19. 如請求項18所述之系統，其中該銑削步驟的每次反覆運算從該第一及該第二子區域中的每一者移 除1000個或更少的原子層材料。
20. 如請求項18所述之系統，其中該系統重複該銑削步驟至少數千次，以便將該區域銑削至該期望深度。