一種電鏡掃描樣品制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種電鏡掃描樣品制備方法，包括：在芯片待取樣的區域上形成保護層；圖形化所述保護層以形成多個矩形的定位圖形；在所述定位圖形處形成定位孔；填充所述定位孔形成定位柱；將待取樣區域切割取出，形成長方體狀的粗樣；對所述粗樣在Y方向上進行減薄，同時用電子束觀察粗樣，直至暴露出所述定位柱，形成電鏡掃描樣品。由于采用定位柱控制樣品厚度和減薄過程，能精確控制為樣品厚度為所需要的厚度，并且能節省樣品備制時間。
【專利說明】—種電鏡掃描樣品制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體制造技術和材料分析領域，特別涉及一種電鏡掃描樣品制備方法。
【背景技術】
[0002]目前，隨著摩爾定律的不斷向前發展，在越來越小的線寬的工藝中，將溝道區域應力問題考慮到工藝中是一種行之有效的方法。他00^110 1368111是目前為止有效的量測溝道區域應力分布的方法之一，為先進制程研發過程中應力的研發提供有效的幫助。
[0003]現有技術中，他0樣品通常使用1如86孤1，聚焦離子束)制備，先將要加工的樣品切割用取出，此時樣品厚度并未達到要求的厚度，然后利用進行減薄至需要的厚度，在減薄過程中需要不斷的量測樣品頂部的厚度，當樣品頂端的厚度達到最終要達到的厚度時認為樣品厚度達到了預定的厚度。
[0004]采用這樣的制備樣品的方法，一方面每次量測樣品頂部的厚度會使得整個樣品的制備時間較長，影響效率；另一方面，對樣品厚度的控制是通過控制樣品頂部的厚度的方式實現的，因此并不能精確的確定樣品待分析區域的實際厚度是否達到了預定的厚度，從而直接影響到他0結果的精確度，導致最終他0結果的重復性不高。
【發明內容】
[0005]本發明提供一種電鏡掃描樣品制備方法，節省樣品制備的時間，同時精確確定樣品待分析區域的實際厚度，從而提升他0結果的精確度和最終他0結果的可重復性。
[0006]為解決上述技術問題，一種電鏡掃描樣品制備方法，包括:
[0007]在芯片待取樣的區域上形成保護層；
[0008]圖形化所述保護層以形成多個矩形的定位圖形；
[0009]在所述定位圖形處形成定位孔；
[0010]填充所述定位孔形成定位柱；
[0011]將待取樣區域切割取出，形成長方體狀的粗樣，所述保護層所在的面為頂面，所述頂面的較長的一邊為X方向，頂面的較短的一邊V方向，垂直于X、V方向所在平面的方向為2方向；
[0012]對所述粗樣在V方向上進行減薄，同時用電子束觀察粗樣，直至暴露出所述定位柱，形成電鏡掃描樣品。
[0013]可選的，所述定位圖形對稱的分布在保護層上。
[0014]可選的，所述定位圖形為四個，對稱分布在所述保護層上，圍成矩形區域。
[0015]可選的，所述矩形區域在X方向的長度至少為2000=%所述矩形區域在V方向的長度設置為最終要形成電鏡掃描樣品的厚度。
[0016]可選的，切割取出的粗樣X方向長度為8^111，V方向長度為1^111，2方向高度為2 口 1X1。
[0017]可選的，所述定位柱的材質為I。
[0018]可選的，利用刻蝕形成所述定位孔，離子束電流選擇為80?120？八。
[0019]可選的，所述定位孔深度為0.4?1.6 9 III
[0020]可選的，對所述粗樣在X方向上進行減薄的過程包括，
[0021]先X方向利用銑削對粗樣的一面進行減薄，暴露出該側的定位柱；
[0022]將粗樣旋轉180度，V方向利用銑削對粗樣的另一面進行減薄，暴露出該側的定位柱。
[0023]可選的，所述電鏡掃描樣品制備方法使用雙粒子束聚焦式離子束顯微鏡來制備。
[0024]可選的，所述保護層的厚度為01?0.3^111。
[0025]可選的，所述保護層的材質為鎢。
[0026]可選的，所述定位圖形的尺寸范圍為X方向為0.05?0.1^111，V方向為0.05?
0.1 口 1X1。
[0027]由于采用了以上技術方案，與現有技術相比，本發明具有以下優點:
[0028]本發明電鏡掃描樣品制備方法在保護層上形成定位圖形，在定位圖形處形成定位柱，在粗樣減薄的過程中利用定位柱確定粗樣的厚度，在減薄到暴露出定位柱時，則樣品待分析區域的厚度精確控制為所需要的厚度，從而大大提升他0結果的精確度和最終他0結果的可重復性。同時，由于采用定位柱控制樣品厚度，對粗樣減薄的過程中，同時利用電子束觀察粗樣，無需反復停下減薄過程量測樣品頂部的厚度，因而能節省樣品備制時間。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0029]圖1為本發明實施例所提供的電鏡掃描樣品制備方法的流程圖；
[0030]圖2八至圖2？本發明實施例所提供的電鏡掃描樣品制備方法的各步驟相應結構的俯視圖；
[0031]圖3八至圖32為本發明實施例所提供的電鏡掃描樣品制備方法的各步驟相應結構的剖面示意圖。
【具體實施方式】
[0032]根據【背景技術】所述，現有的電鏡掃描樣品制備方法，并不能精確的確定樣品待分析區域的實際厚度是否達到了預定的厚度，從而直接影響到他0結果的精確度，導致最終他0結果的重復性不高。因此，本發明提供電鏡掃描樣品制備方法，所述電鏡掃描樣品制備方法在保護層上形成定位圖形，在定位圖形處形成定位柱，在粗樣減薄的過程中利用定位柱確定粗樣的厚度，達到最終精確控制樣品待分析區域的厚度的目的，從而大大提升他0結果的精確度和最終他0結果的可重復性。
[0033]請參考圖1，其為本發明實施例所提供的電鏡掃描樣品制備方法的流程圖，結合該圖1，該方法包括以下步驟:
[0034]步驟3210，在芯片待取樣的區域上形成保護層；
[0035]步驟3220，圖形化所述保護層以形成多個矩形的定位圖形；
[0036]步驟3230，在所述定位圖形處形成定位孔；
[0037]步驟3240，填充所述定位孔形成定位柱；
[0038]步驟3250，將待取樣區域切割取出，形成長方體狀的粗樣；
[0039]步驟3260，對所述粗樣在V方向上進行減薄，同時用電子束觀察粗樣，直至暴露出所述定位柱，形成電鏡掃描樣品。
[0040]其中定義所述保護層所在的面為粗樣的頂面，所述頂面的較長的一邊為X方向，頂面的較短的一邊V方向，垂直于X、X方向所在平面的方向為2方向。
[0041]下面將結合剖面示意圖對本發明的電鏡掃描樣品制備方法進行更詳細的描述，其中表示了本發明的優選實施例，應該理解本領域技術人員可以修改在此描述的本發明，而仍然實現本發明的有利效果。
[0042]如圖2八和3八所示，并結合步驟3210，首先，在芯片101待取樣的區域120上形成保護層102。所述保護層102防止聚焦離子束對待取樣區域120造成損傷，所述待取樣區域中包括待檢測的結構(未圖示所述保護層102的厚度可以為0.1?0.所述保護層102的材質為鎢。
[0043]如圖28和38所示，并結合步驟3220，然后，圖形化所述保護層102以形成多個矩形的定位圖形103。所述多個定位圖103形用以在后續的步驟中確定最終制成的電鏡掃描樣品的厚度。所述定位圖形的尺寸方向為0.05?0.1 4 III，V方向為0.05?0.1 4 111，優選的，所述定位圖形103為四個，對稱分布在所述保護層102上，圍成矩形區域130，則該矩形區域130的寬度[為最終要形成的電鏡掃描樣品的厚度。優選的，所述矩形區域130在X方向的長度至少為2000=%所述矩形區域130在V方向的寬度I設置為最終要形成電鏡掃描樣品的厚度，例如本實施中樣品的最終厚度為30011111，則所述矩形區域130在V方向的寬度I也設置為30011111。
[0044]如圖3(:所示，并結合步驟3230，在所述定位圖形103處形成定位孔104。具體的，所述定位孔104的深度為0.4?1.6^ %可以利用聚焦離子束刻蝕，離子束電流可選擇為50^?1000^。較優的，本實施例中定位孔104深度選為0.8 ^ 0，用于刻蝕的離子束電流選擇為100？八。
[0045]如圖30所示，并結合步驟3240，填充所述定位孔104形成定位柱105。所述定位柱105的材質為鎢(1),可以用離子束加速沉積的工藝來進行定位柱105的填充。
[0046]如圖2(:所示，并結合步驟3250，將待取樣區域切割取出，形成長方體狀的粗樣。本領域技術人員可以利用公知手段切割出一定大小形狀的粗樣，例如銑削階梯法等，然后使用探針，例如取出，取出的粗樣的頂面大于定位圖形圍成的矩形區域130，粗樣的大小可以為X方向4?12 9 III寬，V方向1?29 III寬，2方向高度為2?49 III。針對本實施例，粗樣的大小為X方向8 9 III寬，V方向III寬，2方向高度為2 4 111，將其粘在樣品臺上準備進行后續的減薄過程。
[0047]如圖20至2？所示，并結合步驟3260，對所述粗樣在V方向上進行減薄，同時用電子束觀察粗樣，直至暴露出所述定位柱，形成電鏡掃描樣品。具體的，利用使用雙粒子束聚焦式離子束顯微鏡進行減薄過程，參考圖20，利用銑削工藝，先在V方向對粗樣的一面進行減薄，同時在該側面運用電子束觀測，在側面觀測到暴露出該側的定位柱105時停止？18的銑削；參考圖22和圖2？，然后將粗樣旋轉180度，繼續在V方向利用銑削對粗樣的另一面進行減薄，同時在側面運用電子束觀察暴露出該側的定位柱105時停止銑削，形成的電鏡掃描樣品的厚度即為要求的厚度。
[0048]采用這樣的制備電鏡掃描樣品的方法，無需在制備電鏡掃描樣品的過程中反復停止減薄來測量厚度，比現有的方法所需的時間減少了三分之一，并且可以精確控制所需電鏡掃描樣品厚度，厚度偏差在+/-1011111以內。
[0049]本發明電鏡掃描樣品制備方法在保護層上形成定位圖形，在定位圖形處形成定位柱，在粗樣減薄的過程中利用定位柱確定粗樣的厚度，在減薄到暴露出定位柱時，則樣品待分析區域的厚度精確控制為所需要的厚度，從而大大提升他0結果的精確度和最終他0結果的可重復性。同時，由于采用定位柱控制樣品厚度，對粗樣減薄的過程中，同時利用電子束觀察粗樣，無需反復停下減薄過程量測樣品頂部的厚度，因而能節省樣品備制時間。
[0050]雖然本發明已以較佳實施例披露如上，但本發明并非限定于此。任何本領域技術人員，在不脫離本發明的精神和范圍內，均可作各種更動與修改，因此本發明的保護范圍應當以權利要求所限定的范圍為準。
【權利要求】
1.一種電鏡掃描樣品制備方法,包括: 在芯片待取樣的區域上形成保護層； 圖形化所述保護層以形成多個矩形的定位圖形； 在所述定位圖形處形成定位孔； 填充所述定位孔形成定位柱； 將待取樣區域切割取出，形成長方體狀的粗樣，所述保護層所在的面為頂面，所述頂面的較長的一邊為X方向，頂面的較短的一邊Y方向，垂直于Χ、γ方向所在平面的方向為Z方向； 對所述粗樣在Y方向上進行減薄，同時用電子束觀察粗樣，直至暴露出所述定位柱，形成電鏡掃描樣品。
2.如權利要求1所述的一種電鏡掃描樣品制備方法，其特征在于，所述定位圖形對稱的分布在保護層上。
3.如權利要求2所述的一種電鏡掃描樣品制備方法，其特征在于，所述定位圖形為四個，圍成矩形區域。
4.如權利要求3所述的一種電鏡掃描樣品制備方法，其特征在于，所述矩形區域在X方向的長度至少為2000nm，所述矩形區域在Y方向的長度設置為最終要形成電鏡掃描樣品的厚度。
5.如權利要求1所述的一種電鏡掃描樣品制備方法，其特征在于，切割取出的粗樣X方向長度為4?12 μ m，Y方向長度為I?2 μ m，Z方向高度為2?4 μ m。
6.如權利要求1所述的一種電鏡掃描樣品制備方法，其特征在于，所述定位柱的材質為鎢。
7.如權利要求1所述的一種電鏡掃描樣品制備方法，其特征在于，利用FIB刻蝕形成所述定位孔，離子束電流選擇為80?120pA。
8.如權利要求1所述的一種電鏡掃描樣品制備方法，其特征在于，所述定位孔深度為0.4 ?1.6 μ m。
9.如權利要求1所述的一種電鏡掃描樣品制備方法，其特征在于，對所述粗樣在Y方向上進行減薄的過程包括: 先利用FIB銑削工藝，在Y方向上對所述粗樣的一面進行減薄，暴露出該側的定位柱； 將粗樣旋轉180度，利用FIB銑削工藝，在Y方向上對所述粗樣的另一面進行減薄，暴露出該側的定位柱。
10.如權利要求1所述的一種電鏡掃描樣品制備方法，其特征在于，所述電鏡掃描樣品制備方法使用雙粒子束聚焦式離子束顯微鏡來制備。
11.如權利要求1所述的一種電鏡掃描樣品制備方法，其特征在于，所述保護層的厚度為 0.1 ?0.3 μ m。
12.如權利要求1所述的一種電鏡掃描樣品制備方法，其特征在于，所述保護層的材質為鎢。
13.如權利要求1所述的一種電鏡掃描樣品制備方法，其特征在于，所述定位圖形的尺寸為X方向0.05?0.1 μ m, Y方向0.05?0.1 μ m。
【文檔編號】G01N1/28GK104344980SQ201310323522
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年7月29日 優先權日:2013年7月29日
【發明者】趙耀斌, 李日鑫, 戴海波, 于倩倩, 李會淑, 張彤, 劉文曉 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司