Способ восстанавливающего контроля микроструктур

(9) (13) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Московский институтшин остроения(56) Авторское свидетельсВ 1202459, кл. 6 01 В 11/15.03.84. ктронного маво СССР ВАЮЩ технологии контроля и ных струкпри произСЛ О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(54) СПОСОБ ВОССТАНАВЛИ КОНТРОЛЯ МИКРОСТРУКТУР (57) Изобретение относится к ,электронно- или ионно-лучевого восстановления микроэлектро тур и может быть использовано Изобретение относится к технологии электронно- или ионно-лучевого контроля и восстановления микроэлектронных структур и может быть использовано при произ-. водстве иэделий электронной техники,Целью изобретения является расширение номенклатуры контролируемых микро структур 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 периодическиотклоняют на обрезающую диафрагму 3. С помощью фокусирующих электроннцх линз 4 и апертурных диафрагм 5 формируют остросфокусированный электронный пучок. Компенсацию аббераций электронного пучка осуществляют устройствами 6 коррекции 1)5 Н 01 Л 37/30, 6 01 В 11/ водстве изделии 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 устройством 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 использоваться поток вторичных электронов или наведенный ток, Момент совмещения осей электронных пучков на двух режимах работы в плоскости микроструктуры 8 фиксируетсяпо 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 неразрушающийПри 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 управляющихимпульсов осуществляют в соответствии сусловием5 То,с мин ( Р( Сч 1, р 1, д 1, а 1),й Счг, рг, дг, аг ) );Р = Оо ехр( г /1,44 г, ) (2 Сч р) ххехр 1-(д-х) /4 ат ег 1 с(4 д(1;44 гг")х10х 1/ас (1+1,44 г. х)(4 а дт) 3 й,где Т - минимальная из температур разрушения материала апертурной диафрагмы имикроструктуры, град;Оо - обьемная плотность мощности,Вт/см;г, х - полярные координаты, см, град;г 1 - радиус электронного пучка, см;гг - полуширина гауссовского распреде 20 ления температурного поля, см;1 - длительность управляющего импульса, с,Сч 1, Счг - теплоемкости материаловмикроструктуры и апертурной диафрагмы25 соответственно, Вт/град;р 1, рг - плотности материалов микроструктуры .и апертурной диафрагмы соответственно, кг/см ;з,д 1, дг - глубина максимума энерговы 30 деления в,материалах микроструктуры иапертурной диафрагмы соответственно, см;а 1, аг - теплопроводности материаловмикроструктуры и апертурной диафрагмысоответственно, Вт/м град.35 Указанное выражение связывает допустимую длительность управляющего импульса с с объемной плотностью мощностиОо, выделяемой в облучаемом материале,которая прямо пропорциональна мощности40. электронного пучка. В случае, если указанное условие не соблюдается несмотря настробирование, температура произвольно,облучаемых поверхностей превосходит допустимый предел, что приводит к их разру 45 шенина. Для избежания этого требуетсяснизить диапазон изменения энергии и/илитока пучка, что приводит к сужениЮ диапа: зона регулируемой мощности пучка.Перемещение электронного пучка в50 плоскостях апертурных диафрагм по замкнутой кривой с периодом, не превышающимдлительность управляющего импульса, позволяет снизить тепловую нагрузку на апертурные диафрагмы и элементы55 электронно-оптической системы. прилегающие к ним,П р и м е р. 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 представ ляет собой резистор, параметры которого определяются геометрией рисунка; Контроль резистианой матрицы сводится к контролю топологии поверхности микроструктуры, Контроль осуществляют с. 10 помощью растрового электронного микроскопа РЭМУ. Матрицу устанавливают в объектодержатель и сканируют электронным пучком с энергией электронов 15 кэВ. Ток в пучке 10 А. Это соответствует мощ 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 токоаедущие 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 ЛО А. Мощность составляет 10 А/В При этом длительность атпирающего импульса устанавливают равной 5 10 с, а период следования этих импульсов - не-ме нее 5 10 с, При таких параметрах пучка температура микроструктуры не превосходит 50-100 С. Для того, чтобы обрезающая диафрагма выдерживала нагрузку,облучения, ее выполняют массивной из тугоплав 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 ОС.Далее с помощью системы юстировки микроскопа перемещают электронный пучок в плоскости, параллельной плоскостям 45 апертурных диафрагм, и регистрируют ее- личину вторично-эмиссионного сигнала, пропорционального мощности пучка в плоскости матрицы. Добиваются максимума этого сигнала. Обычно удается увеличить 50 ток пучка до 810 А что соответствует мощности 1,2.10 А/Б . После этого облучают сфокусированным пучком участки, имеющие лишнюю металлизацию, и выжийют последнюю, увеличив длительность отпира ющего пучка свыше 5 10 с. Благодаря восстановлению 25 фвыявленных дефектов в резистивных матрицах серии РУМ/161 удается снизить себестоимость единицы изделия. Способ позволяет повысить достоверность и эффективность контроля за счет возможности как выявления дефектныхструктур, так и их восстановления.Формула изобретения1. Способ восстанавливающего контроля микроструктур, при котором формируютэлектронный пучок с помощью фокусирующих линз и апертурных диафрагм, сканируют острофокусированным низкомощнымэлектронным пучком участок микроструктуры с получением его изображения, сравнивают полученное изображение с тестовымизображением и определяют области различия с последующим их облучением высокомощным электронным пучком, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью расширенияноменклатуры контролируемых микроструктур путем увеличения диапазона регулировки мощности электронного пучка,электронный пучок стробируют управляющими импульсами, увеличение мощностиэлектронного пучка осуществляют с одновременным сокращением длительности управляющих импульсов, затем производятперемещение высокомощного электронногопучка в плоскостях апертурных диафрагм сизмерением сигнала в плоскости микроструктуры, а перемещение пучка заканчивают после достижения измеряемым сигналоммаксимального значения, после чего увеличивают длительность управляющих импульсоадо заданных рабочих значений,2. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что изменение мощности электронногопучка и длительности управляющих импульсов осуществляют в соответствии с условиемТ . мин ( Р( Сн 1,р 1, д 1 а 1),Р(сн 2,рг, д 2, а 2) 1;Р = Оо ехр(-г /1,44 г ) (2 Сч р) хх ) ехр-(д -х)/4 а 1 егс(4 д(1,44 гг ) хох /а 1 Ц 1+1,44 гх)(4 а д 1)о 1,где То - минимальная из температур разрушения материала апертурной диафрагмы имикроструктуры, град;0 О - объемная плотность мощности,Вт/см;г, Х - полярные координаты, см, град;г 1 - радиус электронного пучка, см;г 2 - полуширина гауссовского распределения температурного поля, см;1 - длительность управляющего импульса, с;Сн 1, Сн 2 - теплоемкости материаловмикроструктуры и апертурной диафрагмысоответственно, Вт/град;р 102 - плотностиматериалов микроструктуры и апезотурной диафрагмы соот-ветственно, кг/м;1711259 Составитель И,Фроловедактор И.Шулла, Техред М,Моргентал Корректор И, Муск Заказ 345 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 КНТ Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 д 1, д 2 - глубина максимума энерговыделения а материалах микроструктуры и апертурной диафрагмы соответственно, см;8, 82 - теплопроводности материалов микроструктуры и апертурной диафрагмы соответственно, Вт/м,град. З.Способпопп.1 и 2,отличающийс я тем, что, с целью повышения стойкости элементов электронно-оптической системы, в паузе между управляющими импульсами 5 электронный пучок перемещают в плоскостяхапертурных диафрагм по замкнутой кривой с периодом перемещения, не превышающим длительность управляющего импульса.