在樣本制備期間從tem樣本拆下探針的制作方法
【專利摘要】一種改進(jìn)的制備TEM樣本的方法。從工件提取樣本，并且樣本附著到探針以運(yùn)送到樣本支架。樣本使用帶電粒子束沉積而被附著到樣本支架，并且通過(guò)在不使用帶電粒子束切斷該連接的情況下使探針和樣本支架相對(duì)于彼此移動(dòng)而被以機(jī)械方式與探針?lè)蛛x。
【專利說(shuō)明】在樣本制備期間從TEM樣本拆下探針

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于透射電子顯微鏡的樣本的制備，具體地講，涉及使用聚焦離子束在真空室中制備樣本。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著半導(dǎo)體幾何形狀持續(xù)縮小，制造越來(lái)越依賴于透射電子顯微鏡(TEM)來(lái)監(jiān)視過(guò)程、分析缺陷和調(diào)查界面層形態(tài)。透射電子顯微鏡(TEM)允許觀察者看見具有納米數(shù)量級(jí)的尺寸的特征。與僅對(duì)材料的表面成像的SEM相比較，TEM還允許分析樣本的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。在TEM中，寬射束撞擊樣本，并且透射穿過(guò)樣本的電子聚焦以形成樣本的圖像。樣本必須足夠薄以允許一次射束中的許多電子穿過(guò)樣本并且在相反位置離開。
[0003]因?yàn)闃颖颈仨毞浅１∫岳猛干潆娮语@微鏡檢查(無(wú)論是TEM還是STEM)進(jìn)行觀看，所以樣本的制備可能是精細(xì)的、耗時(shí)的工作。如這里所使用的術(shù)語(yǔ)“TEM”表示TEM或STEM，并且提及的制備用于TEM的樣本應(yīng)該被理解為也包括制備用于在STEM上觀看的樣本。如這里所使用的術(shù)語(yǔ)“STEM”還表示TEM和STEM兩者。
[0004]TEM樣本的觀看區(qū)域的厚度通常小于100 nm，但對(duì)于一些應(yīng)用，樣本必須顯著更薄。對(duì)于在30 nm及以下的高級(jí)過(guò)程，樣本的厚度需要小于20 nm以便避免小規(guī)模結(jié)構(gòu)之間的交疊。
[0005]雖然能夠通過(guò)TEM分析來(lái)發(fā)現(xiàn)的信息可能非常有價(jià)值，但創(chuàng)建和測(cè)量TEM樣本的整個(gè)過(guò)程在歷史上是如此勞動(dòng)密集并且耗時(shí)，以至于將這種類型的分析用于制造過(guò)程控制是不實(shí)際的。盡管在樣本制備中使用FIB方法已將制備用于TEM分析的樣本所需的時(shí)間減少至僅幾個(gè)小時(shí)，但分析來(lái)自給定晶片的15至50個(gè)TEM樣本并不少見。因此，在TEM分析的使用方面，樣本制備的速度是非常重要的因素，對(duì)于半導(dǎo)體過(guò)程控制而言尤其如此。
[0006]在Tomimatsu 等人的標(biāo)題為 “Method and Apparatus for SpecimenFabricat1n”的第6，538，254號(hào)美國(guó)專利中描述了使用聚焦離子束制備TEM樣本的傳統(tǒng)方法。使用帶電粒子束銑削從工件分離樣本。使用帶電粒子束沉積或?yàn)R射沉積，探針在分離之前被附著到樣本。樣本隨后被從工件釋放并且在探針上被運(yùn)送到樣本支架。樣本通過(guò)離子束沉積而被附著到樣本支架，并且然后樣本被運(yùn)送到樣本支架。樣本使用離子束沉積而被附著到樣本支架，并且然后探針通過(guò)離子束銑削而被從樣本釋放。離子束沉積和離子束銑削中的每個(gè)步驟都是耗時(shí)的。
[0007]因此，仍然需要一種改進(jìn)的更加高效的方法來(lái)制備用于在TEM上觀看的樣本。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]因此，本發(fā)明的目的在于提供一種改進(jìn)的制備TEM樣本的方法。
[0009]在優(yōu)選實(shí)施例中，使用離子束蝕刻從工件釋放樣本。樣本使用帶電粒子束沉積而被附著到探針。樣本移動(dòng)到樣本支架，并且樣本被附著到樣本支架。隨后通過(guò)相對(duì)于樣本支架移動(dòng)探針，在不使用離子束切斷連接的情況下斷開連接，探針被從樣本拆下。
[0010]前面已相當(dāng)廣泛地概述本發(fā)明的特征和技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，以便可更好地理解下面對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)描述。將在以下描述本發(fā)明的附加的特征和優(yōu)點(diǎn)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，公開的概念和特定實(shí)施例可被容易地用作基礎(chǔ)以修改或設(shè)計(jì)用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的相同目的的其它結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)該意識(shí)到，這種等同構(gòu)造并不脫離如所附權(quán)利要求中所闡述的本發(fā)明的精神和范圍。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]為了更完整地理解本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在參照下面結(jié)合附圖進(jìn)行的描述，其中:
圖1是本發(fā)明的實(shí)施例的步驟的流程圖；
圖2示意性地示出能夠被用在本發(fā)明的實(shí)施例中的雙射束系統(tǒng)；
圖3是示出將要在較大基底內(nèi)提取的TEM樣本的位置的簡(jiǎn)化示意表示；
圖4A-4D是示出典型的塊型TEM原位取出的序列的顯微照片圖像；
圖5A-?是示出在TEM樣本格柵上安裝TEM樣本的序列的顯微照片圖像。
[0012]附圖不意圖按照比例繪制。在附圖中，在各種圖中圖示的每個(gè)相同或幾乎相同的部件由相似的數(shù)字表示。為了清楚的目的，每個(gè)部件可以不在每個(gè)附圖中都標(biāo)記。

【具體實(shí)施方式】
[0013]本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種新的制備TEM樣本的方法。圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例創(chuàng)建TEM樣本的步驟的流程圖。過(guò)程中的各種步驟被示出在圖2至中。本發(fā)明適用于被附著到探針以運(yùn)送到樣本支架并且隨后被附著到樣本支架并且與探針?lè)蛛x的任何類型的樣本的制備。
[0014]首先，在步驟102中，基底(諸如，半導(dǎo)體晶片)被裝載到具有FIB鏡筒和SEM鏡筒兩者的雙射束系統(tǒng)中。還參照?qǐng)D2，典型的雙射束系統(tǒng)202配置包括具有豎直軸的電子鏡筒204和具有相對(duì)于豎直方向傾斜(通常傾斜大約52度)的軸的離子鏡筒206。晶片優(yōu)選地由多晶片承載器和自動(dòng)裝載機(jī)器人(未示出)轉(zhuǎn)移，如本領(lǐng)域所公知的，但晶片也能夠被手工地轉(zhuǎn)移。以下更詳細(xì)地描述圖2。
[0015]在步驟104中，確定將要從工件基底提取的樣本(包含感興趣的特征)的位置。例如，基底可以是半導(dǎo)體晶片或其一部分，并且將要提取的部分可包括將要使用TEM觀察的集成電路的一部分。能夠使用現(xiàn)有技術(shù)中已知的各種方法確定樣本的位置。例如，能夠基于半導(dǎo)體晶片的CAD數(shù)據(jù)使用坐標(biāo)定位樣本位置。還能夠使用圖像識(shí)別軟件自動(dòng)定位晶片表面上的片晶位置。例如，可從馬薩諸塞州的納蒂克(Natick)的Cognex公司獲得合適的圖像識(shí)別軟件。能夠通過(guò)使用類似特征的樣本圖像或通過(guò)使用來(lái)自CAD數(shù)據(jù)的幾何信息來(lái)“訓(xùn)練”圖像識(shí)別軟件以定位預(yù)期片晶位置。
[0016]圖3是示出將要使用來(lái)自離子束鏡筒306的聚焦離子束308在較大基底302內(nèi)提取的樣本300的位置的示意表示。能夠使用來(lái)自電子鏡筒304的電子束觀察該過(guò)程。在一些實(shí)施例中，能夠使用電子鏡筒304使用掃描透射電子顯微鏡來(lái)觀察制備的樣本。圖4A-4D和圖5A-?是圖示該過(guò)程的顯微照片。在步驟106中，通過(guò)利用聚焦離子束308銑削，樣本300部份地與基底302分離。離子束銑削被用于表示沒(méi)有氣體輔助的濺射和氣體輔助離子束蝕刻兩者。
[0017]圖4A示出在基底302中部分地銑削的樣本300。能夠使用來(lái)自雙射束FIB/SEM系統(tǒng)(諸如，可從希爾巴羅(Hillsboro)的FEI公司或本發(fā)明的受讓人獲得的Hel1sl200Expida ? 1255 DualBeam ?系統(tǒng))的離子束完成這個(gè)步驟。接下來(lái),在步驟108中，微探針402的尖端通過(guò)離子束引起的沉積而附著到樣本300，如圖4B中所示，圖4B示出將樣本300附著到探針尖端402的沉積材料404。在離子束引起的沉積中，在工件表面提供前體氣體(諸如，六羰基鎢)。前體氣體在存在離子束的情況下分解以形成沉積在表面上的非揮發(fā)性部分和由真空泵從真空室移除的揮發(fā)性部分。許多前體氣體是已知的并且例如描述在L.A.Giannuzzi and F.A.Stevens; Introduct1n to Focused 1n Beams:1nstrumentat1n,Theory, Techniques and Practice; Springer Press (2004)中。當(dāng)離子束引起的沉積被用于將各部分接合在一起時(shí)，它被稱為離子束焊接。
[0018]樣本隨后在步驟110中通過(guò)進(jìn)一步FIB銑削而被完全釋放并且由探針支撐，如圖4C中所示。這個(gè)過(guò)程通常產(chǎn)生楔形樣本300，楔形樣本300大約為10 Mm X 5 Mm X 5 Mm。在其它實(shí)施例中，樣本能夠具有片晶的形式。本發(fā)明不限于任何特定樣本形狀。在步驟112中，隨后使用附著的微探針402從基底302提起樣本300，如圖4D中所示。
[0019]在步驟114中，樣本隨后由附著的微探針運(yùn)送到TEM樣本支架504，如圖5A中所示。圖5C和示出與圖5A和5B中的樣本不同的樣本。微探針優(yōu)選地附著到用于在真空室內(nèi)移動(dòng)探針尖端的具有多個(gè)自由度的微操縱器。樣本支架504可以包括例如TEM指狀格柵，TEM指狀格柵通常具有三毫米直徑并且具有用于在其上附著樣本的“手指”或線。在一些實(shí)施例中，TEM樣本支架優(yōu)選地被豎直安裝到載物臺(tái)上，以使得TEM樣本支架504的豎直軸垂直于樣本載物臺(tái)表面的平面。在圖4A中示出的實(shí)施例中，樣本的豎直軸基本上平行于TEM樣本支架504的豎直軸。雖然可以實(shí)現(xiàn)其它定向，但為了簡(jiǎn)單而在這里描述這個(gè)定向。
[0020]在可選的步驟116中，在一些實(shí)施例中，樣本隨后通過(guò)使微探針旋轉(zhuǎn)而被顛倒，以使得樣本的基底側(cè)(也被稱為背面)朝上。換句話說(shuō)，樣本圍繞垂直于樣本的豎直軸的軸旋轉(zhuǎn)，以便使樣本的頂側(cè)和底側(cè)顛倒。圖5B示出接近TEM樣本支架的樣本的自上而下的示圖。在步驟118中，使用離子束引起的沉積(通常通過(guò)在樣本支架附近沿著樣本邊緣的長(zhǎng)度的大部分沉積)而把樣本300附著到樣本支架504。
[0021]在步驟120中，通過(guò)探針和樣本之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，探針被從樣本斷開。例如，探針能夠移動(dòng)離開附著到TEM樣本支架或載物臺(tái)支架的樣本，TEM樣本支架能夠在格柵保持靜止時(shí)移動(dòng)。探針尖端和樣本之間的結(jié)合通常小于樣本和樣本支架之間的結(jié)合。探針尖端在一個(gè)點(diǎn)被焊接到樣本，而樣本通常沿著線被焊接到樣本支架。 申請(qǐng)人:已發(fā)現(xiàn):當(dāng)樣本支架和探針移動(dòng)分開時(shí)，探針和樣本之間的結(jié)合在不損傷樣本的情況下斷開，并且樣本保持附著到樣本支架。
[0022]不使用離子束銑削切斷樣本和探針尖端之間的結(jié)合。替代離子束銑削，通過(guò)以機(jī)械方式切斷連接，探針尖端不會(huì)變鈍，并且消除了利用離子束切穿尖端所需的處理時(shí)間。相對(duì)運(yùn)動(dòng)優(yōu)選地在探針和樣本之間的結(jié)合弱并且樣本和樣本支架之間的結(jié)合較強(qiáng)的方向上。在圖中，通過(guò)使探針移動(dòng)離開樣本，探針被從樣本釋放，留下樣本附著到樣本支架504。在步驟122中，在TEM或STEM上觀察制備的樣本。
[0023]能夠部份地或完全地使上述過(guò)程自動(dòng)化。
[0024]圖2描繪被裝備成執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的示例性雙射束SEM/FIB系統(tǒng)202的一個(gè)實(shí)施例?？衫鐝亩砝諏菹柊土_的FEI公司，本申請(qǐng)的受讓人商業(yè)上獲得合適的雙射束系統(tǒng)。盡管以下提供合適硬件的例子，但本發(fā)明不限于在任何特定類型的硬件中實(shí)現(xiàn)。
[0025]雙射束系統(tǒng)202具有豎直安裝的電子束鏡筒204和相對(duì)于豎直方向以大約52度的角度安裝在可抽空的標(biāo)本室208上的聚焦離子束(FIB)鏡筒206。標(biāo)本室可由泵系統(tǒng)209抽空，泵系統(tǒng)209通常包括渦輪分子泵、油擴(kuò)散泵、離子吸氣泵、渦旋泵或其它已知泵送裝置中的一個(gè)或多個(gè)或組合。
[0026]電子束鏡筒204包括:電子源210(諸如，肖特基發(fā)射體或冷場(chǎng)發(fā)射體)，用于產(chǎn)生電子；和電子光學(xué)透鏡212和214，形成精細(xì)聚焦電子束216。電子源210通常保持在高于工件218的電勢(shì)的500 V和30 kV之間的電勢(shì)，工件218通常保持在地電勢(shì)。
[0027]因此，電子以大約500 eV至30 keV的著陸能量撞擊工件218。負(fù)電勢(shì)能夠被施加于工件以減少電子的著陸能量，這減少電子與工件表面的相互作用體積，由此減小成核位置的尺寸。工件218可包括例如半導(dǎo)體裝置、微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)或平版印刷掩模。電子束216的撞擊點(diǎn)能夠通過(guò)偏轉(zhuǎn)線圈220而位于工件218的表面上并且在工件218的表面上掃描。透鏡212和214以及偏轉(zhuǎn)線圈220的操作由掃描電子顯微鏡供電和控制單元222控制。透鏡和偏轉(zhuǎn)單元可使用電場(chǎng)、磁場(chǎng)或者其組合。
[0028]工件218位于標(biāo)本室208內(nèi)的可移動(dòng)載物臺(tái)224上。載物臺(tái)224能夠優(yōu)選地在水平平面(X軸和Y軸)中移動(dòng)并且豎直地(Z軸)移動(dòng)，并且能夠傾斜大約六十(60)度并且圍繞Z軸旋轉(zhuǎn)。門227能夠被打開以用于將工件218插入到X-Y-Z載物臺(tái)224上并且還用于檢修內(nèi)部氣體供應(yīng)儲(chǔ)存器(未示出)(如果使用了一個(gè)內(nèi)部氣體供應(yīng)儲(chǔ)存器的話)。門被聯(lián)鎖，以使得如果標(biāo)本室208被抽空，則門不能被打開。
[0029]安裝在真空室上的是多個(gè)氣體注入系統(tǒng)(GIS) 230 (示出兩個(gè))。每個(gè)GIS包括:儲(chǔ)存器(未示出)，用于保持前體或活化材料；和針232，用于將氣體引導(dǎo)至工件的表面。每個(gè)GIS還包括用于調(diào)節(jié)給工件供應(yīng)前體材料的裝置234。在這個(gè)例子中，調(diào)節(jié)裝置被描繪為可調(diào)整閥，但調(diào)節(jié)裝置還能夠包括例如用于加熱前體材料以控制其蒸氣壓強(qiáng)的調(diào)節(jié)加熱器。
[0030]當(dāng)電子束216中的電子撞擊工件218時(shí)，二次電子、反向散射電子和俄歇(Auger)電子被發(fā)射并且能夠被檢測(cè)以形成圖像或確定關(guān)于工件的信息。二次電子例如由二次電子檢測(cè)器236 (諸如，Everhard-Thornley檢測(cè)器)或能夠檢測(cè)低能電子的半導(dǎo)體檢測(cè)器裝置檢測(cè)。位于TEM樣本支架和載物臺(tái)224下面的STEM檢測(cè)器262能夠收集透射穿過(guò)安裝在TEM樣本支架上的樣本的電子。來(lái)自檢測(cè)器236、262的信號(hào)被提供給系統(tǒng)控制器238。所述控制器238還控制偏轉(zhuǎn)器信號(hào)、透鏡、電子源、GIS、載物臺(tái)和泵、以及儀器的其它部件。監(jiān)視器240被用于顯示用戶控制并且使用信號(hào)顯示工件的圖像。
[0031]由泵系統(tǒng)209在真空控制器241的控制下抽空室208。真空系統(tǒng)在室208內(nèi)提供大約3 X 10-6 mbar的真空。當(dāng)合適的前體或活化劑氣體被引入到樣本表面上時(shí),室背景壓強(qiáng)可通常升高至大約5 X 10-5 mbar。
[0032]聚焦離子束鏡筒206包括上頸部244，離子源246和聚焦鏡筒248位于上頸部244內(nèi)，聚焦鏡筒248包括提取器電極250和靜電光學(xué)系統(tǒng),靜電光學(xué)系統(tǒng)包括物鏡251。離子源246可包括液體金屬鎵離子源、等離子體離子源、液體金屬合金源或任何其它類型的離子源。聚焦鏡筒248的軸相對(duì)于電子鏡筒的軸傾斜52度。離子束252從離子源246穿過(guò)聚焦鏡筒248并且在靜電偏轉(zhuǎn)器254之間朝著工件218傳遞。
[0033]FIB供電和控制單元256在離子源246處提供電勢(shì)。離子源246通常保持在高于工件的電勢(shì)的I kV和60 kV之間的電勢(shì)，更優(yōu)選地在20 kV和40 kV之間，并且最優(yōu)選地為大約30 kV，工件通常保持在地電勢(shì)。因此，離子以大約I keV至60 keV的著陸能量撞擊工件，更優(yōu)選地在20 keV和40 keV之間，并且最優(yōu)選地為大約30 keV。FIB供電和控制單元256耦合到偏轉(zhuǎn)板254，偏轉(zhuǎn)板254能夠使離子束工件的上表面上示蹤出對(duì)應(yīng)的圖案。
[0034]在一些系統(tǒng)中，偏轉(zhuǎn)板被放置在最后的透鏡之前，如本領(lǐng)域所公知的。當(dāng)FIB供電和控制單元256將消隱電壓施加于消隱電極時(shí)，離子束聚焦鏡筒248內(nèi)的射束消隱電極(未不出)使尚子束252撞擊在消隱孔徑(未不出)上而非撞擊在工件218上。
[0035]離子源246通常在工件218提供能夠聚焦為亞十分之一微米寬的射束的各自帶電正鎵離子的射束以用于通過(guò)離子銑削、增強(qiáng)蝕刻、材料沉積來(lái)修改工件218或用于對(duì)工件218成像。
[0036]微操縱器257 (諸如，來(lái)自德克薩斯州達(dá)拉斯的Omniprobe公司的AutoProbe200 ?或者來(lái)自德國(guó)羅伊特林根(Reutlingen)的Kleindiek Nanotechnik的型號(hào)MM3A)能夠精確地在真空室內(nèi)移動(dòng)物體。微操縱器257可包括精密電動(dòng)機(jī)258，精密電動(dòng)機(jī)258位于真空室外面以提供位于真空室內(nèi)的部分259的X、Y、Z和Θ控制。微操縱器257能夠安裝有不同末端執(zhí)行器以用于操縱小物體。在這里描述的實(shí)施例中，末端執(zhí)行器是薄探針260。如現(xiàn)有技術(shù)中已知的，微操縱器(或微探針)能夠被用于將TEM樣本(該樣本通常已通過(guò)離子束被從基底釋放)轉(zhuǎn)移到TEM樣本支架以用于分析。
[0037]系統(tǒng)控制器238控制雙射束系統(tǒng)202的各個(gè)部分的操作。通過(guò)系統(tǒng)控制器238，用戶能夠通過(guò)輸入到傳統(tǒng)用戶接口(未示出)中的命令使離子束252或電子束216以預(yù)期方式掃描。替代地，系統(tǒng)控制器238可根據(jù)編程的指令控制雙射束系統(tǒng)202。圖2是示意表示，它不包括典型雙射束系統(tǒng)的所有元件并且不反映所有元件的實(shí)際外觀和尺寸或所有元件之間的關(guān)系。
[0038]根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的一個(gè)方面，提供一種制備用于TEM分析的樣本的方法，所述方法包括:將基底裝載到離子束系統(tǒng)中；通過(guò)離子束銑削使樣本與基底分離；將樣本附著到探針；將樣本運(yùn)送到樣本支架；使用帶電粒子束引起的沉積將樣本附著到樣本支架；通過(guò)使探針或樣本相對(duì)于彼此移動(dòng)使探針與樣本支架分離，而在移動(dòng)之前不從探針切割樣本。
[0039]在一些實(shí)施例中，將樣本附著到探針包括使用離子束引起的沉積將樣本結(jié)合到探針，并且通過(guò)使探針或樣本相對(duì)于彼此移動(dòng)來(lái)使探針與樣本支架分離包括:通過(guò)樣本和探針的相對(duì)運(yùn)動(dòng)斷開樣本和探針之間的結(jié)合，留下樣本附著到樣本支架。
[0040]在一些實(shí)施例中，將樣本附著到樣本支架包括:使用離子束引起的沉積將樣本附著到樣本支架。
[0041]在一些實(shí)施例中，通過(guò)使探針或樣本相對(duì)于彼此移動(dòng)來(lái)使探針與樣本支架分離包括:通過(guò)移動(dòng)探針來(lái)使探針與樣本支架分離。
[0042]在一些實(shí)施例中，通過(guò)使探針或樣本相對(duì)于彼此移動(dòng)來(lái)使探針與樣本支架分離包括:通過(guò)移動(dòng)樣本支架來(lái)使探針與樣本支架分離。
[0043]在一些實(shí)施例中，將樣本附著到樣本支架包括:將樣本附著到鋸齒狀、3 mm TEM樣本支架。
[0044]在一些實(shí)施例中，通過(guò)離子束銑削來(lái)使樣本與基底分離包括:分離片晶。
[0045]在一些實(shí)施例中，通過(guò)離子束銑削來(lái)使樣本與基底分離包括:分離厚塊。
[0046]在一些實(shí)施例中，通過(guò)離子束銑削來(lái)使樣本與基底分離包括:分離平面視圖樣本。
[0047]在一些實(shí)施例中，通過(guò)離子束銑削來(lái)使樣本與基底分離包括:分離剖視圖樣本。
[0048]在一些實(shí)施例中，通過(guò)離子束銑削來(lái)使樣本與基底分離包括:分離具有小于50 nm厚度的觀看區(qū)域的樣本。
[0049]在一些實(shí)施例中，通過(guò)離子束銑削來(lái)使樣本與基底分離包括:分離包括硅的樣本。
[0050]根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的方面，提供一種用于制備TEM樣本的系統(tǒng),所述系統(tǒng)包括:帶電粒子源；透鏡，用于將帶電粒子聚焦到工件上；用于保持工件的工件支架，工件支架能夠在至少兩個(gè)維度上移動(dòng)；樣本支架，用于保持從工件切斷的樣本；可移動(dòng)探針，用于將從工件切斷的樣本移動(dòng)到樣本支架；前體氣體源，用于帶電粒子束沉積將從工件切斷的樣本附著到樣本支架；計(jì)算機(jī)，用于控制該系統(tǒng)，該計(jì)算機(jī)被編程為:
通過(guò)離子束銑削使樣本與基底分離；將樣本附著到探針；將樣本運(yùn)送到樣本支架；使用帶電粒子束引起的沉積將樣本附著到樣本支架；通過(guò)使探針或樣本相對(duì)于彼此移動(dòng)使探針與樣本支架分離，而在移動(dòng)之前不從探針切割樣本。
[0051 ] 在一些實(shí)施例中，所述計(jì)算機(jī)被編程為通過(guò)移動(dòng)探針來(lái)使探針與樣本支架分離。
[0052]本發(fā)明的一些實(shí)施例的另一方面包括一種存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)指令的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)指令用于:通過(guò)離子束銑削使樣本與基底分離；將樣本附著到探針；將樣本運(yùn)送到樣本支架；使用帶電粒子束引起的沉積將樣本附著到樣本支架；以及通過(guò)使探針或樣本相對(duì)于彼此移動(dòng)使探針與樣本支架分離，而在移動(dòng)之前不從探針切割樣本。
[0053]應(yīng)該意識(shí)到，本發(fā)明的實(shí)施例能夠經(jīng)計(jì)算機(jī)硬件、硬件和軟件二者的組合、或通過(guò)存儲(chǔ)在非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中的計(jì)算機(jī)指令來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)在本說(shuō)明書中描述的方法和附圖，能夠使用標(biāo)準(zhǔn)編程技術(shù)以計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)這些方法，所述標(biāo)準(zhǔn)編程技術(shù)包括配置有計(jì)算機(jī)程序的非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中如此配置的存儲(chǔ)介質(zhì)使計(jì)算機(jī)以特定的和預(yù)定義的方式操作。
[0054]本發(fā)明的各方面可被實(shí)現(xiàn)于存儲(chǔ)在存儲(chǔ)介質(zhì)或裝置(無(wú)論是可移除的還是集成到計(jì)算平臺(tái)的，諸如硬盤、光學(xué)讀和/或?qū)懘鎯?chǔ)介質(zhì)、RAM、ROM等)上的機(jī)器可讀代碼中，以使得當(dāng)存儲(chǔ)介質(zhì)或裝置由可編程計(jì)算機(jī)讀取以執(zhí)行這里描述的過(guò)程時(shí)，機(jī)器可讀代碼可由該計(jì)算機(jī)讀取以用于配置和操作該計(jì)算機(jī)。此外，機(jī)器可讀代碼或其部分可通過(guò)有線或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸。當(dāng)這些和其它各種類型的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)包含用于結(jié)合微處理器或其它數(shù)據(jù)處理器實(shí)現(xiàn)上述步驟的指令或程序時(shí)，這里描述的本發(fā)明包括這種介質(zhì)。當(dāng)計(jì)算機(jī)被根據(jù)這里描述的方法和技術(shù)編程時(shí)，本發(fā)明還包括計(jì)算機(jī)本身。
[0055]本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例還利用粒子束設(shè)備(諸如，F(xiàn)IB或SEM)，以便使用粒子束對(duì)樣本成像。用于對(duì)樣本成像的這種粒子以固有方式與樣本相互作用，導(dǎo)致某種程度的物理變換。另外，在整個(gè)本說(shuō)明書中，利用諸如“計(jì)算”、“確定”、“測(cè)量”、“產(chǎn)生”、“檢測(cè)”、“形成”等的術(shù)語(yǔ)的討論也表示將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)表示為物理量的數(shù)據(jù)操縱并且變換成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或其它信息存儲(chǔ)、傳輸或顯示裝置內(nèi)類似地表示為物理量的其它數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或類似電子裝置的動(dòng)作和過(guò)程。
[0056]雖然許多先前描述涉及半導(dǎo)體晶片，但本發(fā)明能夠應(yīng)用于任何合適的基底或表面。另外，每當(dāng)在這里使用術(shù)語(yǔ)“自動(dòng)”、“自動(dòng)化”或類似術(shù)語(yǔ)時(shí)，這些術(shù)語(yǔ)將會(huì)被理解為包括自動(dòng)或自動(dòng)化的過(guò)程或步驟的手工啟動(dòng)。在下面的討論中以及在權(quán)利要求中，術(shù)語(yǔ)“包括”和“包含”以開放式方式使用，并且因此應(yīng)該解釋為表示“包括但不限于…”。術(shù)語(yǔ)“集成電路”表示在微芯片的表面上圖案化的電子部件及其互連(統(tǒng)稱為內(nèi)部電路元件)的集合。術(shù)語(yǔ)“半導(dǎo)體裝置”一般地表示集成電路(1C)，所述集成電路可集成到半導(dǎo)體晶片、與晶片分離或者被封裝以用在電路板上。術(shù)語(yǔ)“FIB”或“聚焦離子束”在這里用于表示任何準(zhǔn)直離子束，包括由離子光學(xué)器件聚焦的射束和成形離子束。
[0057]就在本說(shuō)明書中未專門定義任何術(shù)語(yǔ)而言，意圖是術(shù)語(yǔ)要被給予它的平常和普通的含義。附圖意圖輔助理解本發(fā)明，并且除非另外指示，否則附圖未按比例繪制。
[0058]雖然已詳細(xì)描述了本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，但應(yīng)該理解，在不脫離如所附權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，能夠?qū)@里描述的實(shí)施例做出各種改變、替換和修改。此外，本申請(qǐng)的范圍不意圖局限于說(shuō)明書中描述的過(guò)程、機(jī)器、制造、物質(zhì)的成分、裝置、方法和步驟的具體實(shí)施例。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會(huì)從本發(fā)明的公開容易地意識(shí)到的，根據(jù)本發(fā)明，可利用與這里描述的對(duì)應(yīng)實(shí)施例執(zhí)行基本上相同的功能或?qū)崿F(xiàn)基本上相同的結(jié)果的當(dāng)前已有或?qū)?huì)在以后開發(fā)的過(guò)程、機(jī)器、制造、物質(zhì)的成分、裝置、方法或步驟。因此，所附權(quán)利要求意圖在它們的范圍內(nèi)包括這些過(guò)程、機(jī)器、制造、物質(zhì)的成分、裝置、方法或步驟。
【權(quán)利要求】
1.一種制備用于TEM分析的樣本的方法，所述方法包括: 將基底裝載到離子束系統(tǒng)中； 通過(guò)離子束銑削來(lái)使樣本與基底分離； 將樣本附著到探針； 將樣本運(yùn)送到樣本支架； 使用帶電粒子束引起的沉積將樣本附著到樣本支架； 通過(guò)使探針或樣本相對(duì)于彼此移動(dòng)來(lái)使探針與樣本支架分離，而在移動(dòng)之前不從探針切割樣本。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中將樣本附著到樣本支架包括:使用離子束引起的沉積將樣本附著到樣本支架。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中將樣本附著到探針包括:使用帶電粒子束引起的沉積將樣本結(jié)合到探針。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中通過(guò)使探針或樣本相對(duì)于彼此移動(dòng)來(lái)使探針與樣本支架分離包括:通過(guò)樣本和探針的相對(duì)運(yùn)動(dòng)斷開樣本和探針之間的結(jié)合，留下樣本附著到樣本支架。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中將樣本附著到探針包括:使用射束引起的沉積產(chǎn)生第一結(jié)合而將探針附著到樣本，并且其中將樣本附著到樣本支架包括:使用帶電粒子束引起的沉積產(chǎn)生第二結(jié)合，第一結(jié)合小于第二結(jié)合。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中第一結(jié)合是點(diǎn)結(jié)合，并且其中第二結(jié)合是線結(jié)合。
7.如權(quán)利要求1所述的方法,其中通過(guò)使探針或樣本相對(duì)于彼此移動(dòng)來(lái)使探針與樣本支架分離包括:通過(guò)移動(dòng)探針來(lái)使探針與樣本支架分離。
8.如權(quán)利要求1所述的方法,其中通過(guò)使探針或樣本相對(duì)于彼此移動(dòng)來(lái)使探針與樣本支架分離包括:通過(guò)移動(dòng)樣本支架來(lái)使探針與樣本支架分離。
9.如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的方法，其中將樣本附著到樣本支架包括:將樣本附著到鋸齒狀TEM樣本支架。
10.如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的方法，其中通過(guò)離子束銑削來(lái)使樣本與基底分離包括:分離片晶。
11.如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的方法，其中通過(guò)離子束銑削來(lái)使樣本與基底分離包括:分離厚塊。
12.如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的方法，其中通過(guò)離子束銑削來(lái)使樣本與基底分離包括:分離平面視圖樣本。
13.如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的方法，其中通過(guò)離子束銑削來(lái)使樣本與基底分離包括:分離剖視圖樣本。
14.如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的方法，其中通過(guò)離子束銑削來(lái)使樣本與基底分離包括:分離具有小于50 nm厚度的觀看區(qū)域的樣本。
15.如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的方法，其中通過(guò)離子束銑削來(lái)使樣本與基底分離包括:分離包括硅的樣本。
16.—種用于制備TEM樣本的系統(tǒng),包括: 帶電粒子源； 透鏡，用于將帶電粒子聚焦到工件上； 工件支架，用于保持工件，工件支架能夠在至少兩個(gè)維度上移動(dòng)； 樣本支架，用于保持從工件切斷的樣本； 可移動(dòng)探針，用于將從工件切斷的樣本移動(dòng)到樣本支架； 前體氣體源，用于帶電粒子束沉積將從工件切斷的樣本附著到樣本支架； 計(jì)算機(jī)，用于控制所述系統(tǒng)，所述計(jì)算機(jī)被編程為執(zhí)行權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的方法。
17.如權(quán)利要求所述的系統(tǒng)16，其中所述計(jì)算機(jī)被編程為通過(guò)移動(dòng)探針來(lái)使探針與樣本支架分離。
18.一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，存儲(chǔ)用于執(zhí)行權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的方法的計(jì)算機(jī)指令。
【文檔編號(hào)】G01N1/44GK104374633SQ201410396562
【公開日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2014年8月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月14日
【發(fā)明者】C.塞諾維茨 申請(qǐng)人:Fei 公司