Способ восстанавливающего контроля микроструктур Советский патент 1992 года по МПК H01J37/30 G01B11/00 

тройством б коррекции перемещают электронный пучок в плоскостях апертурных диафрагм 5. совмещая центр электронного пучка с центрами апертурных диафрагм. После этого увеличивают длительность управ- ляющих .импульсов и обрабатывают заданный участок микроструктуры 8. Стро- бирование 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 использоваться поток вторичных электронов или наведенный ток. Момент совмещения осей электронных пучков на двух режимах работы в плоскости микроструктуры 8 фиксиру ется по максимальной величине регистрируемого сигнала. Условием выбора изменения мощности электронного пучка и длительности управляющих импульсов является 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 электронно- оптической системы, на которые падает смещенный электронный пучок, и облучение участка поверхности микроструктуры, не совпадающего с участком обработки.

Поэтому возрастание мощности электронного пучка сопровождается пропорциональным уменьшением длительности его действия. В результате выделяемое джоуле- во 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 уменьшают 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 Т0 мин { F(Cvi .pi ,5i ,ai),

F(Cv2,.&,a2)}; F - Q0.exp(-r2/1,

44f2 )(2CV рГ1 х x/exp -(5-x)2/4at erfc{4 д(Г,44гЈ)4 х

х аГ(И-1,44г..хМ4а 5t), где То - минимальная из температур разрушения материала апертурной диафрагмы и микроструктуры, град;

Qo - объемная плотность мощности, Вт/см2;

. г, х - полярные координаты, см, град; М - радиус электронного пучка, см; Г2 - полуширина гауссовского распреде- ления температурного поля, см;

t - длительность управляющего импульса, с;

Cvi , Cv2 теплоемкости материалов микроструктуры и апертурной диафрагмы соответственно, Вт/град;

р ,р2 плотности материалов микро-- структуры и апертурной диафрагмы соответственно, кг/см3;

5i . $2 глубина максимума энерговы- деления в .материалах микроструктуры и апертурной диафрагмы соответственно, см; ai, 32 - теплопроводности материалов микроструктуры и апертурной диафрагмы соответственно, Вт/м.град. Указанное выражение связывает допустимую длительность управляющего импульса t с объемной плотностью мощности Qo, выделяемой в облучаемом материале, которая прямо пропорциональна мощности электронного пучка. В случае, если указанное условие не соблюдается несмотря на стробирование, температура произвольно облучаемых поверхностей превосходит допустимый предел, что приводит к их разру- шениСю. 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 плоскостях апертурных диафрагм по замкнутой кривой с периодом, не превышающим длительность управляющего импульса, позволяет снизить тепловую нагрузку на апер- турные диафрагмы и элементы электронно-оптической системы, прилегающие к ним. ,

Пример. Способ контроля и восстановления резистивной матрицы.

Матрица представляет собой сапфировую подложку с нанесенным на нее слоем кремния с нитратированной поверхностью. Поверх нанесен рисунок из тонкопленочных слоев алюминия. Каждая из полос представляет собой резистор, параметры которого определяются геометрией рисунка; Контроль резистивной матрицы сводится к конт- ролю топологии поверхности микроструктуры. Контроль осуществляют с помощью растрового электронного микроскопа РЭМ-100У. Матрицу устанавливают в объектодержатель и сканируют электронным пучком синергией электронов 15 кэВ. Ток в пучке А. Это соответствует мощности Р А/В . Сформированное во вторичных электронах изображение топологии матрицы сравнивают с эталонным и выявляют участки топологии, отличные от номинала, например аномально широкие токоведущие дорожки.

После этого начинают стробировать электронный пучок и увеличивают его мощность за, счет уменьшения возбуждения кон- денсорных линз микроскопа. В результате токппучка увеличивается в импульсе до б

о/2

v-8

,-9

«КГ0 А. Мощность составляет 10 А/В При этом длительность отпирающего импульса устанавливают равной 5« 1Q с, а период следования этих импульсов - не ме- нее 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 тугоплавкого материала, например вольфрама или молибдена, и перемещают во время действия запирающего импульса по периферии диафрагмы по кольцевой траектории с лери- одом вращения 10 с. Средняя температура диафрагмы в этом случае не. превосходит 450-600°С.

Далее с помощью системы юстировки микроскопа перемещают электронный пучок в плоскости, параллельной плоскостям апертурных диафрагм, и регистрируют величину вторично-эмиссионного сигнала/ пропорционального мощности пучка в плоскости матрицы. Добиваются максимума этого сигнала. Обычно удается увеличить ток пучка до А, что соответствует мощности 1.2. А/В . После этого облучают сфокусированным пучком участки, им,ёю- щие лишнюю металлизацию, и выжигают

последнюю, увеличив длительность отпирающего пучка свыше с. Благодаря восстановлению 25% выявленных дефектов в резистивных матрицах серии РУМ-10/161 удается снизить себестоимость единицы изделия.

15

20

25

0

Способ позволяет повысить достоверность и эффективность контроля за счет воз- можности как выявления дефектных структур, так и их восстановления. 5 Формулаизобретения

1.Способ восстанавливающего контроля микроструктур, при котором формируют электронный пучок с помощью фокусирующих линз и апертурных диафрагм, сканиру10 ют 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, отличающийся 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 мцкрострух- туры, 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, о т л и ч а ю щи и с я тем, что изменение мощности электронного пучка и длительности управляющих импульсов осуществляют в соответствии с условием

Т0 - мин { F(Cvi , ,5i, ai), F(Cv2, pi. 62,32)}:

F Q0.exp(-r2/1.44r2 ).(2Cv p) 1 x

x (d-x)2/4at -erfc{4 5(1,44rf)1 x

о

x VaT (1+1,44ii x) (4a д t) dt, где То - минимальная из температур разрушения материала апертурной диафрагмы и микроструктуры, град;

Qo - объемная плотность мощности, Вт/см2;

г, Х- полярные координаты, см, град:

п - радиус электронного пучка, см;

га - полуширина гауссовского распределения температурного поля, см;

t-длительность управляющего импульса, с; 5Cvi , Cv2 теплоемкости материалов

микроструктуры и апертурной диафрагмы соответственно, Вт/град;

pi,fn - плотности материалов микроструктуры и апертурной диафрагмы соот- ветственно, кг/м ;

30

35

0

5

5i,Sz - глубина максимума энерговыделения в материалах микроструктуры и апертурной диафрагмы соответственно, см;

at, 82 - теплопроводности материалов микроструктуры и апертурной диафрагмы соответственно, .

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что, с целью повышения стойкости элементов электронно-оптической системы, в паузе между управляющими импульсами электронный пучок перемещают в плоскостях апертурных диафрагм по замкнутой кривой с периодом перемещения, не превышающим длительность управляющего импульса.

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 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-пуч- ка. 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