[发明专利]用于表面平坦化的方法和设备

权利要求书

1.一种用于表面平坦化的方法，其包括：

将样品的表面定向到带电粒子束轴，所述样品包括第一层，所述第一层由第一材料和第二材料形成，所述第一材料不同于所述第二材料，并且图案化成多条平行线，置于所述第二材料中，其中所述第二材料的顶面形成所述表面，并且其中所述表面定向为与所述带电粒子束轴形成浅角，并排列多条平行线，使得多条平行线的长边延伸穿过带电粒子束轴；

沿所述带电粒子束轴向所述样品的表面提供带电粒子束，带电粒子束以在0.1 pA/um²至50 pA/um²的范围内图案束流密度而提供；

向所述样品的表面提供气体；并且

通过离子诱导的化学蚀刻选择性地向下蚀刻所述第二材料至少达到所述第一材料的顶面，由于所述带电粒子束和所述气体同时存在于所述样品的表面上而刺激带电粒子诱导的蚀刻。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述多条平行线形成所述带电粒子束的荫罩。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述多条平行线中的相邻平行线之间的距离决定所述浅角的度数。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述度数范围从1度至38度，从所述带电粒子束轴和所述样品的表面测得的浅角。

5.根据权利要求3所述的方法，其中所述浅角的度数与所述多条平行线中的相邻平行线之间的距离呈负相关。

6.根据权利要求1所述的方法，其中提供带电粒子束包括以一定的能量提供所述带电粒子束。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述一定的能量包括在0.5KeV至30Kev范围下提供所述带电粒子束。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述图案束密度在0.1 pA/um²至1 pA/um²的范围内。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述气体是蚀刻剂气体。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述蚀刻剂气体选自二氟化氙、氯、碘、溴、一氧化二氮、氧气、水、氟、三氟乙酸、三氟乙酰胺、甲基硝基乙酸和乙酸酐及其组合的一种。

11.根据权利要求9所述的方法，其中所述蚀刻剂气体优先蚀刻在所述第一材料上的所述第二材料。

12.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二材料是电介质。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述电介质是氧化硅、二氧化硅、氮化硅、碳化硅、聚酰亚胺及其组合中的一种。

14.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一材料是金属。

15.根据权利要求1所述的方法，其中所述样品是半导体芯片。

16.根据权利要求1所述的方法，其中所述样品是透射电子显微镜(TEM)片层。

17.根据权利要求1所述的方法，其中所述带电粒子束在所述表面上的位置的停留时间是在25至300纳秒的范围内。

18.根据权利要求1所述的方法，其中所述样品表面由于带电粒子束诱导的对所述第一材料上的所述第二材料的选择性蚀刻，并且基于所述多条平行线提供离子束的荫罩而平坦化。

19.根据权利要求1所述的方法，其还包括：

旋转铣削所述第一层的剩余部分和置于所述第一层下方的第二层的一部分，所述第一层的剩余部分包括所述第一材料和第二材料；并且

将所述第二层向下平坦化至所述第二层的金属线的顶面，所述第二层包括第三材料和第四材料，其中将所述第三材料平坦化包括：

将所述样品的暴露表面定向到离子束轴以与所述离子束轴形成浅角并且将由所述第四材料形成的金属线与所述离子束轴正交排列；

向所述样品的暴露表面提供所述气体；

以一定的能量和一定的图案束密度向所述暴露表面提供所述离子束；并且

基于所述气体和所述离子束的存在，刺激离子束诱导的对所述第三材料的蚀刻。