Способ восстанавливающего контроля микроструктур

 

Изобретение относится к технологии .электронноили ионно-лучевого контроля и восстановления микроэлектронных структур и может быть использовано при произИзобретение относится к технологии электронноили ионно-лучевого контроля и восстановления микрозлектронных структур и может быть использовано при производстве изделий электронной техники. Целью изобретения является расширение номенклатуры контролируемых микроструктур путем увеличения диапазона регулировки мощности электронного пучка. На чертеже изображена схема электронно-оптической системы, реализующей способ восстанавливающего контроля микроструктур . С помощью электронной пушки 1 гене-, рируют электронный, пучок, который посредством строб-системы 2 периодически отклоняют на обрезающую диафрагму 3. С помощью фокусирующих электронных линз 4 и алертурных диафрагм 5 формируют остросфокусированный электронный пучок. Компенсацию аббераций электронного пучка осуществляют устройствами 6 коррекции водстве изделий электронной техники. Цель изобретения - расширение номенклатуры контролируемых микроструктур путем увеличения диапазона регулировки мощности электронного пучка. В способе осуществляют изменение мощности электронного пучка и длительности управляющих импульсов в соответствии с условием поддержания динамического соотношения между ними, предотвращающего возрастание действующего значения мощности электронного-пучка. Это исключает возможность разрушения облучаемой поверхности. Способ позволяет повысить достоверность и эффективность контроля за счет возможности как выявления дефектных структур, так и осуществления их восстановления. 2 з.п. ф-лы, 1 ил. пучка. Сканирование электронного пучка производят сканирующей системой 7. В результате на микроструктуру 8 попадает импульсный (стробированный) электронный пучок. Посредством сканирования импульсным остросфокусированным электронным пучком по поверхности микроструктуры 8 выявляют дефектные области последней и увеличивают мощность электронного пучка. С этой целью длительность управляющего импульса уменьшают и в процессе его действия перемещают электронный пучок по периферии обрезающей диафрагмы 3. Одновременно увеличивают мгновенное значение мощности электронного пучка в плоскости микроструктуры 8, например, фокусируя электронными линзами 4 пучок в плоскости лервой апертурной диафрагмы 5 и, соответственно, сжимая электронный пучок для максимального прохождения сквозь вторую апертурную диафрагму 5. Далее усч w Ё ГО ел ч

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (49) (! 3) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4632403/27 (22) 05.01.89 (46) 07.02.92. Бюл. М 5 (71) Московский институт электронного машиностроения (72) В.В.Рыбалко (53) 621.9.048.7.06 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

hh 1202459, кл. G 01 В 11/00, 15.03.84. (54) СПОСОБ ВОССТАНАВЛИВАЮЩЕГС)

КОНТРОЛЯ МИКРОСТРУКТУР (57) Изобретение относится к технологии .электронно- или ионно-лучевого контроля и восстановления микроэлектронных структур и может быть использовано при произИзобретение относится к технологии электронно- или ионно-лучевого контроля и . восстановления микроэлектронных структур и может быть использовано при производстве иэделий электронной техники, Целью изобретения является расширение номенклатуры контролируемых микроструктур путем увеличения диапазона регулировки мощности электронного пучка.

На чертеже изображена схема электронно-оптической системы, реализующей способ восстанавливающего контроля мик- ростоуктур.

С помощью электронной пушки 1 гене-. рируют электронный пучок, который посредством строб-системы 2 периодически отклоняют на обрезающую диафрагму 3. С помощью фокусирующих электронных линз

4 и апертурных диафрагм 5 формируют остросфокусированный электронный пучок.

Компенсацию аббераций электронного пучка осуществляют устройствами 6 коррекции (я)5 Н 01 J 37/30, G 01 В 11/00 водстве изделий электронной техники. Цель изобретения — расширение номенклатуры контролируемых микроструктур путем увеличения диапазона регулировки мощности электронного пучка. В способе осуществляют изменение мощности электронного пучка и длительности управляющих импульсов в соответствии с условием поддержания динамического соотношения между ними, предотвращающего возрастание действующего значения мощности электронного.пучка. Это исключает возможность разрушения облучаемой поверхности. Способ позволяет повысить достоверность и эффективность контроля за счет возможности как выявления дефектных структур, так и осуществления их восстановления. 2 з.п. ф-лы, 1 ил. пучка. Сканирование электронного пучка производят сканирующей системой 7. В результате на микроструктуру 8 попадает импульсный (стробированный} электронный пучок.

Посредством сканирования импульсным остросфокусированным электронным пучком по поверхности микроструктуры 8 выявляют дефектные области последней и увеличивают мощность электронного пучка.

С этой целью длительность управляющего импульса уменьшают и в процессе его действия перемещают электронный пучок по периферии обрезающей диафрагмы 3, Одновременно увеличивают мгновенное значение мощности электронного пучка в плоскости микроструктуры 8, например, фокусируя электронными линзами 4 пучок в плоскости первой апертурной диафрагмы 5 и, соответственно, сжимая электронный пучок для максимального прохождения сквозь вторую апертурную диафрагму 5. Далее ус1711259 тройством 6 коррекции перемещают электронный пучок в плоскостях апертурных диафрагм 5, совмещая центр электронного пучка с центрами апертурных диафрагм. После этого увеличивают длительность управляющих .импульсов и обрабатывают заданный участок микроструктуры 8. Стробирование электронного пучка может осуществляться путем подачи управляющих импульсов на строб-систему 2 (модулятор).

В процессе совмещения оси электронного пучка с центрами апертурных диафрагм 5 в двух режимах работы электронно-оптической системы регистрируют сигнал в плоскости микроструктуры 8.

В качестве этого сигнала может использо, ваться поток вторичных электронов или наведенный ток. Момент совмещения осей электронных пучков на двух режимах работы в плоскости микроструктуры 8 фиксируется по максимальной величине регистрируемого сигнала. Условием выбора изменения мощности электронного пучка и длительности управляющих импульсов яв-. ляется предотвращение непроизвольного разрушения микроструктуры или элементов электронно-оптической системы.

При выполнении операции перехода от электронного пучка малой мощности к электронному пучку высокой мощности происходит смещение оси электронного пучка по отношению к оси электронно-оптической системы, В результате возможны бомбардировка и разрушение элементов электронноаптической системы, на которые падает смещенный электронный пучок, и облучение участка поверхности микроструктуры, не совпадающего с участком обработки. йоэтому возрастание мощности электронного пучка сопровождается пропорциональным уменьшением длительности его действия, В результате выделяемое джоулево тепло на поверхностях, облучаемых электронами, не приводит к их разогреву выше температуры разрушения, т.е. уменьшение длительности действующих управляющих импульсов предохраняет элементы электронно-оптической микроструктуры от разрушения, и контроль микроструктуры неразрушающий.

При увеличении мощности электронного пучка в импульсе длительность импульсов уменьшает на . величину, предотвращающую возрастание действующего значения мощности электронного пучка, чем достигается динамическое поддержание соотношения мощности электронного пучка и длительности импульсов, обеспечивающее предотвращение разрушения облучаемой поверхности, Для этого изменение мощности электронного пучка и длительности управляющих импульсов осуществляют в соответствии с условием

5 To .< мин (F(Cv, ð, д>, а1), (Счг-, рг, дг, аг ) }:

F = Qp.åõð(-r /1,44г, ) {2С р) х х fеxp(-(д-х) /4at) erfc(4 д(1;44гг") х

10 х V at ((1+1,44Р>г..х)(4а дi) )) dt, где Т вЂ” минимальная из температур разрушения материала апертурной диафрагмы и микроструктуры, град; Qo — объемная плотность мощности, Вт/см;

r, х — полярные координаты, см, град; ц — радиус электронного пучка, см; гг — полуширина гауссовского распреде20 ления температурного поля, см;

t — длительность управляющего импульса,с, Cv, Счг — теплоемкости материалов микроструктуры и апертурной диафрагмы

25 соответственно, Вт/град; р,рг — плотности материалов микро-. структуры .и апертурной диафрагмы соответственно, кг/см; з. д1, дг — глубина максимума энерговы30 деления в .материалах микроструктуры и апертурной диафрагмы соответственно. см; а>, аг — теплопроводности материалов микроструктуры и апертурной диафрагмы соответственно, Вт/м град.

35 Указанное выражение связывает допустимую длительность управляющего импульса с с объемной плотностью мощности

Qo, выделяемой в облучаемом материале, которая прямо пропорциональна мощности

40. электронного пучка. В случае, если указанное условие не соблюдается несмотря на стробирование, температура произвольно, облучаемых поверхностей превосходит допустимый предел, что приводит к их разру45 шенина. Для избежания этого требуется снизить диапазон изменения энергии и/или тока пучка, что приводит к сужениЮ диапа зона регулируемой мощности пучка.

Перемещение электронного пучка в

50 плоскостях апертурных. диафрагм по замкнутой кривой с периодом, не превышающим длительность управляющего импульса, позволяет снизить тепловую нагрузку на апертурные диафрагмы и элементы

55 электронно-оптической системы. прилегающие к ним.

Пример. Способ контроля и восстановления резистивной матрицы, 1711259

Матрица представляет собой сапфировую подложку с нанесенным на нее слоем кремния с нитратированной поверхностью.

Поверх нанесен рисунок из тонкопленочных слоев алюминия.. Каждая из полос представ- 5 ляет собой резистор, параметры которого определяются геометрией рисунка; Контроль резистивной матрицы сводится к контролю топологии поверхности микроструктуры, Контроль осуществляют с 10 помощью растрового электронного микроскопа РЭМ-100У. Матрицу устанавливают в объектодержатель и сканируют электронным пучком с энергией электронов 15 кэВ.

Ток в пучке 10 А. Это соответствует мощ- 15 ности Р = 2 10 " А/В . Сформированное во вторичных электронах изображение топологии матрицы сравнивают с эталонным и выявляют участки топологии, отличные от номинала, например аномально широкие 20 токоведущие дорожки.

После этого начинают стробировать электронный пучок и увеличивают его мощность за счет уменьшения возбуждения конденсорных линз микроскопа. В результате 25 ток пучка увеличивается в импульсе до 5»

40 А. Мощность составляет 10 А/В

При этом длительность атпирающего импульса устанавливают равной 5 10 с, а период следования этих импульсов — не ме- 30 нее 5 10 с, При таких параметрах пучка температура микроструктуры не превосхо дит 50-100 С. Для того, чтобы обрезающая диафрагма выдерживала нагрузку,облучения, ее выполняют массивной из тугоплав- 35 кого материала. например вольфрама или молибдена, и перемещают во время действия запирающего импульса по периферии диафрагмы по кольцевой траектории с периодом вращения 10 с. Средняя температура 40 диафрагмы в этом случае не. превосходит

450-600 С.

Далее с помощью системы юстировки микроскопа перемещают электронный пучок в плоскости, параллельной плоскостям 45 апертурных диафрагм, и регистрируют величину вторично-эмиссионного сигнала, пропорционального мощности пучка в плоскости матрицы. Добиваются максимума этого сигнала. Обычно удается увеличить 50 ток пучка до 8 10 А что соответствует мощности 1 2 10 А/Б . После этого облучают сфокусированным пучком участки, имеющие лишнюю металлизацию, и выжийют. последнюю, увеличив длительность отпира- 55 ющего пучка свыше 5 10 с. Благодаря восстановлению 25 выявленных дефектов в резистивных матрицах серии РУМ-10/161 удается снизить себестоимость единицы изделия.

Способ позволяет повысить достоверность и эффективность контроля за счет возможности как выявления дефектных структур, так и их восстановления.

Формула изобретения

1. Способ восстанавливающего контроля микроструктур, при котором формируют электронный пучок с помощью фокусирующих линз и апертурных диафрагм, сканируют острофокусированным низкомощным электронным пучком участок микроструктуры с получением его изображения, сравнивают полученное изображение с тестовым изображением и определяют области различия с последующим их облучением высокомощным электронным пучком, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью расширения номенклатуры контролируемых микроструктур путем увеличения диапазона регулировки мощности электронного пучка, электронный пучок стробируют управляющими импульсами, увеличение мощности электронного пучка осуществляют с одновременным сокращением длительности управляющих импульсов, затем производят перемещение высокомощного электронного пучка в плоскостях апертурных диафрагм с измерением сигнала в плоскости микроструктуры, а перемещение пучка заканчивают после достижения измеряемым сигналом максимального значения, после чего увеличивают длительность управляющих импульсов до заданных рабочих значений.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что изменение мощности электронного пучка и длительности управляющих импульсов осуществляют в соответствии с условием

Г, .< мин (F(Cut р1,ät, at), Р(Сч2,,а, дт, а2) j:

F = Qp exp(-r /1,44r ) (2Сч p)* x т х ехр(-(д-х) /4at) erfc(4 д(1,44гг ) х о х V/at ((1+1,440 * x) (4a Oi) )) dt, где To — минимальная из температур разрушения материала апертурной диафрагмы и микроструктуры, град;

Q> — объемная плотность мощности, Вт/см;

r, Х вЂ” полярные координаты, см, град: г1 — радиус электронного пучка, см; г — полуширина гауссовского распределения температурного поля, см;

t — длительность управляющего импульса, с;

Cv, Сн — теплоемкости материалов микроструктуры и апертурной диафрагмы соответственно, Вт/град;

p), Î вЂ” плотности материалов микроструктуры и апеотурной диафрагмы соот- ветственно, кг!м;

1711259

Составитель И.Фролов

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор И, Муска

Редактор И.Шулла

Заказ 345 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

А, 4 — глубина максимума энерговыделения в материалах микроструктуры и апертурной диафрагмы соответственно, см; а>, а2 — теплопроводности материалов микроструктуры и апертурной диафрагмы соответственно, Вт/м,град.

3.Способпопп.1и2,отличающийс я тем, что, с целью повышения стойкости элементов электронно-оптической системы, в паузе между управляющими импульсами

5 электронный пучок перемещают в плоскостях апертурных диафрагм по замкнутой кривой с периодом перемещения, не превышающим длительность управляющего импульса.