專利名稱：制備用于tem成像的薄樣本的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于透射電子顯微鏡(transmission electron microscopy)的薄樣本的制備，且具體地講，涉及厚度小于60 nm的高質(zhì)量樣本的制備。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體制造(諸如，集成電路的加工)通常需要使用光刻法。其上面形成電路的半導(dǎo)體基底(通常是硅晶圓)被涂覆諸如光刻膠的材料，該材料在暴露于輻射時(shí)改變可溶性。位于輻射源和半導(dǎo)體基底之間的光刻工具(諸如，掩?；蚍謩澃?投射(cast)陰影以控制基底的哪些區(qū)域暴露于輻射。在曝光之后，從暴露區(qū)域或未暴露區(qū)域去除光刻膠，在晶圓上留下在隨后的蝕刻或擴(kuò)散過程期間保護(hù)晶圓的各部分的光刻膠的圖案層。光刻過程允許多個(gè)集成電路裝置或機(jī)電裝置(經(jīng)常稱為“芯片”)形成在每個(gè)晶圓 上。晶圓隨后被切割成個(gè)體管芯，每個(gè)管芯包括單個(gè)集成電路裝置或機(jī)電裝置。最后，這些管芯經(jīng)受另外的操作并封裝成個(gè)體集成電路芯片或機(jī)電裝置。在制造過程期間，曝光和焦點(diǎn)的變化要求持續(xù)地監(jiān)測或測量通過光刻過程產(chǎn)生的圖案以確定圖案的尺寸是否在可接受的范圍內(nèi)。隨著圖案尺寸變得更小，尤其是當(dāng)最小特征尺寸接近通過光刻過程可獲得的分辨率的極限時(shí)，這種監(jiān)測(經(jīng)常稱為過程控制)的重要性顯著增加。為了實(shí)現(xiàn)越來越高的裝置密度，需要越來越小的特征尺寸。這可包括互連線的寬度和間隔、接觸孔的間隔和直徑以及表面幾何構(gòu)造(諸如，各種特征的拐角和邊緣)。晶圓上的特征是三維結(jié)構(gòu)，并且完整的表征必須不僅描述表面尺寸(諸如，線或溝槽的頂部寬度)，還描述特征的完整三維輪廓。工藝工程師必須能夠準(zhǔn)確地測量這些表面特征的關(guān)鍵尺寸(CD)以精細(xì)地調(diào)整制造過程并確保獲得所希望的裝置幾何構(gòu)造。典型地，使用諸如掃描電子顯微鏡(SEM)的儀器進(jìn)行CD測量。在掃描電子顯微鏡(SEM)中，一次(primary)電子束聚焦到掃描待觀測的表面的細(xì)小斑點(diǎn)。當(dāng)表面被一次射束撞擊時(shí)，從表面發(fā)射二次電子。檢測二次電子，并形成圖像，其中在圖像的每個(gè)點(diǎn)的亮度由當(dāng)射束撞擊表面上的對應(yīng)斑點(diǎn)時(shí)檢測的二次電子的數(shù)量確定。然而，隨著特征持續(xù)變得越來越小，出現(xiàn)這樣的情況，其中對于由普通SEM提供的分辨率而言，待測量的特征太小。透射電子顯微鏡(TEM)允許觀測者看見極小的特征(在納米的量級)。與僅對材料的表面成像的SEM相比，TEM也允許樣本的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的分析。在TEM中，寬射束撞擊樣本并且透射通過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樣本并在對面位置離開。樣本的厚度通常小于100 nm。在掃描透射電子顯微鏡(STEM)中，一次電子束聚焦到細(xì)小斑點(diǎn)，并且在樣本表面上掃描該斑點(diǎn)。透射通過基底的電子由位于樣本的遠(yuǎn)側(cè)的電子檢測器收集，并且圖像上的每個(gè)點(diǎn)的強(qiáng)度對應(yīng)于當(dāng)一次射束撞擊表面上的對應(yīng)點(diǎn)時(shí)收集的電子的數(shù)量。隨著半導(dǎo)體幾何構(gòu)造持續(xù)變小，制造商越來越依賴透射電子顯微鏡(TEM)來監(jiān)測過程，分析缺陷以及檢查界面層形態(tài)。如本文所使用的術(shù)語“TEM”表示TEM或STEM，且提及制備用于TEM的樣本應(yīng)該理解為也包括制備用于在STEM上觀察的樣本。在TEM中，寬射束撞擊樣本并且透射通過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樣本并在對面位置離開。從大塊樣本材料切割的薄TEM樣本稱為“薄片”。薄片的厚度通常小于100 nm，但對于一些應(yīng)用，薄片必須顯著更薄。利用30 nm及以下的先進(jìn)半導(dǎo)體加工工藝，薄片的厚度需要小于20 nm以便避免小規(guī)模結(jié)構(gòu)之間的重疊。當(dāng)前60 nm以下的減薄很困難并且不結(jié)實(shí)。樣本的厚度變化導(dǎo)致薄片彎曲、過度纟先削(over-mi I ling)或其它災(zāi)難性缺陷。對于這種薄樣本，薄片制備是TEM分析中在很大程度上確定最小和最關(guān)健的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)表征和分析的質(zhì)量的關(guān)健步驟。使用聚焦離子束(FIB)系統(tǒng)產(chǎn)生用于TEM顯微鏡的薄片在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的。FIB系統(tǒng)能夠銑削將要在TEM系統(tǒng)中使用的足夠薄的薄片。使用雙射束系統(tǒng)進(jìn)行TEM樣本制備在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的。雙射束系統(tǒng)具有FIB柱，用于從大塊樣本銑削薄片；和SEM柱，用于通常在正在銑削薄片時(shí)對薄片成像。雙射束系統(tǒng)改善了制備用于TEM分析的樣本所需的時(shí)間。盡管在樣本制備中使用FIB方法已把制備用于TEM分析的樣本所需的時(shí)間減少至僅幾小時(shí)，但從給定晶圓分析15至50個(gè)TEM樣本并非罕見。結(jié)果，尤其對于半導(dǎo)體過 程控制，在TEM分析的使用中，樣本制備的速度是非常重要的因素。圖I顯示現(xiàn)有技術(shù)FIB系統(tǒng)，其處于從大塊樣本材料制備用于TEM分析的樣本薄片的初始取向。大塊樣本材料108被裝在樣本鏡臺(tái)(sample stage)中并定向，以使它的頂表面垂直于從FIB柱發(fā)射的聚焦離子束104。具有相應(yīng)大的射束尺寸的使用高射束電流的聚焦離子束用于從感興趣區(qū)域的正面部分和背面部分銑削掉大量的材料。兩個(gè)銑削矩形14和15之間的剩余材料形成薄的垂直樣本區(qū)102，樣本區(qū)102包括感興趣區(qū)域。在大塊減薄之后，對樣本區(qū)進(jìn)行減薄(通常使用逐漸地更細(xì)的射束尺寸和更低的射束能量)，直至達(dá)到所希望的厚度(通常小于100 nm)。利用處于這個(gè)取向的大塊樣本材料108和FIB柱執(zhí)行為產(chǎn)生薄片110而進(jìn)行的離子束加工的大部分。一旦樣品達(dá)到所希望的厚度，鏡臺(tái)通常傾斜并且部分地沿著樣本區(qū)102的底部和側(cè)面按照一定角度進(jìn)行U形切割，使樣本通過位于樣本的頂部的任一側(cè)的拉片(tab)懸掛。小拉片允許在樣本完全經(jīng)受FIB拋光之后自由銑除最少量的材料，減小了再沉積瑕疵(artifact)積累在薄樣品上的可能性。然后,使用逐漸更細(xì)的射束尺寸進(jìn)一步減薄樣本區(qū)。最后，切IllJ拉片以完全松開減薄的薄片110。在減薄之后，在側(cè)面和底部從大塊材料松開樣本，并且能夠提取減薄的TEM樣本。不幸的是，使用上述現(xiàn)有技術(shù)方法形成的超薄薄片經(jīng)受不希望的副作用，稱為“彎曲”和“垂落(curtaining)”。當(dāng)試圖生產(chǎn)超薄樣本(例如,30 nm厚度或更小)時(shí),樣本可能由于作用于樣本上的力而失去結(jié)構(gòu)完整性并變形，典型地，朝著一個(gè)樣本面或另一樣本面彎曲或彎折。如果在FIB減薄步驟期間或者在FIB減薄步驟之前發(fā)生這種情況，則感興趣區(qū)域的朝著射束或沿著遠(yuǎn)離射束的方向的變形可能對樣本引起不可接受的損傷。由稱為“垂落”的銑削瑕疵引起的厚度變化也能夠?qū)EM樣本質(zhì)量具有顯著影響。當(dāng)大塊樣本材料108由非均勻結(jié)構(gòu)(例如，金屬柵和罩以及硅和二氧化硅)形成時(shí)，離子束104優(yōu)先以較高銑削速度銑削較輕元件。較重金屬元件常常把較輕材料遮蔽在它們下面。所獲得的效果是波紋薄片面，在金屬的區(qū)域中不像在沒有金屬的區(qū)域中銑削所述波紋薄片面那樣把所述波紋薄片面向回銑削得那么遠(yuǎn)。圖2是顯示一個(gè)樣本面上的垂落的減薄的TEM樣本102的顯微照片，其中薄片面上的波紋特征看起來像懸掛的垂落。垂落瑕疵降低了 TEM成像的質(zhì)量并限制了最小可用樣品厚度。對于超薄TEM樣本，兩個(gè)橫截面表面非常接近，從而源自垂落效應(yīng)的厚度變化能夠?qū)е聵颖颈∑豢捎谩Ｒ虼?，希望在TEM樣本薄片的制備期間減少垂落瑕疵。雖然存在垂落問題的替換方案，但最有效并且廣泛證實(shí)的替換方案，即背側(cè)銑削，很好地適用于具有50到100 nm的厚度的TEM樣本，但對于超薄樣本(具有30 nm或更小的樣本厚度)，甚至由背側(cè)銑削制備的樣本也經(jīng)常顯示出導(dǎo)致所不希望的不均勻樣本面的銑削瑕疵。另外，甚至對于較厚的樣本，背側(cè)銑削也需要非常耗時(shí)的頂出和傾轉(zhuǎn)操作。當(dāng)前背側(cè)銑削技術(shù)也以手工方式執(zhí)行，而不適合自動(dòng)化。因此，仍然需要一種用于超薄TEM樣本的制備的改進(jìn)的 方法，該方法能夠減少或消除彎曲和垂落，且其適合自動(dòng)化樣本制備過程。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種方法和設(shè)備，用于以減少或防止彎曲和垂落的方式制備厚度小于60納米(更優(yōu)選地，厚度為30 nm或更小)的TEM樣本。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例在制備樣本的過程期間把材料沉積在 Μ樣本的面上。在一些優(yōu)選實(shí)施例中，該材料能夠在減薄相反面之前沉積在已經(jīng)被減薄的樣本面上，這能夠用于加強(qiáng)樣本的結(jié)構(gòu)完整性并再填補(bǔ)由于垂落現(xiàn)象而被過度減薄的區(qū)域。在優(yōu)選實(shí)施例中，材料也能夠沉積在正被銑削的面上，這能夠用于減少或消除樣本面上的垂落。前面已非常廣泛地概述了本發(fā)明的特征和技術(shù)優(yōu)點(diǎn)(按照可以更好地理解下面的本發(fā)明的詳細(xì)描述的次序)。以下將描述本發(fā)明的另外的特征和優(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)施例可容易地用作用于修改或設(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)的基礎(chǔ)。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)該理解，這種等同構(gòu)造不脫離如所附權(quán)利要求中所闡述的本發(fā)明的精神和范圍。


為了更徹底地理解本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在參照結(jié)合附圖理解的下面的描述，其中
圖IA顯示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于從大塊基底制備TEM樣本的大塊銑削過程。圖IB是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的減薄的TEM樣本的顯微照片。圖2是顯示一個(gè)樣本面上的垂落的減薄的TEM樣本的顯微照片。圖3是顯示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的創(chuàng)建TEM樣本的步驟的流程圖。圖4是顯示將要在較大的大塊基底內(nèi)提取的樣本的位置的示意性表示。圖5A-5I表示執(zhí)行圖3的方法的步驟。圖6顯示針對鎵聚焦離子束的離子流密度與沿著徑向軸線的位置的圖表。圖7描述裝備成執(zhí)行本發(fā)明的實(shí)施例的示例性雙射束SEM/FIB系統(tǒng)710的一個(gè)實(shí)施例。
具體實(shí)施方式
通過在制備樣本的過程期間把材料添加到樣本，優(yōu)選實(shí)施例解決TEM樣本制備期間的彎曲和垂落的問題。與現(xiàn)有技術(shù)方法(其僅僅致力于從樣本去除材料)相比，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例實(shí)際上在樣本制備期間把另外的材料沉積回到樣本上。在一些優(yōu)選實(shí)施例中，如以下更詳細(xì)所述，在第一面已被減薄但在減薄第二面之前，材料能夠沉積在第一 Μ樣本面上。在一些實(shí)施例中，在減薄第二樣本面的同時(shí)，所有沉積材料能夠留在減薄的第一樣本面上。在其它實(shí)施例中，在減薄第二側(cè)之前，能夠從第一減薄側(cè)去除大部分沉積材料。留下的沉積材料能夠用于填補(bǔ)通過垂落效應(yīng)而過度減薄的區(qū)域。在任一情況下，沉積材料存在于與正被進(jìn)行FIB銑削的面相反的樣本面上能夠用于加強(qiáng)樣本的結(jié)構(gòu)完整性。在一些優(yōu)選實(shí)施例中，材料能夠在樣本面正被減薄時(shí)沉積在樣本面上。如上所述， 當(dāng)樣本由較迅速銑削和較慢銑削材料的混合物構(gòu)成時(shí)，經(jīng)常導(dǎo)致不希望的垂落效應(yīng)。申請人已發(fā)現(xiàn)通過在存在合適的前體(precursor)氣體的情況下進(jìn)行統(tǒng)削過程,在樣本表面的其它部分正被銑削掉的同時(shí)，材料能夠同時(shí)沉積在樣本表面的一些部分上。在其它實(shí)施例中,在已對樣本面執(zhí)行FIB減薄的一小部分之后，能夠涂覆樣本面。通過這些方法中的任一種或兩種，具有較高銑削速度的樣本面的區(qū)域能夠在減薄過程期間受到保護(hù)或甚至由沉積材料再填補(bǔ)，因此減小或防止樣本面的垂落。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，在樣本成像之前去除一些或全部沉積材料；在其它實(shí)施例中，沉積的材料在所希望的成像參數(shù)下是充分電子透明的，從而它能夠在樣本TEM分析期間留在適當(dāng)位置。在將要去除一些或全部沉積材料的情況下，任何已知適當(dāng)方法能夠用于材料去除。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到的，合適的材料去除方法將會(huì)取決于許多因素，諸如沉積的材料和樣本的結(jié)構(gòu)完整性。優(yōu)選地，選擇的材料去除方法將會(huì)選擇性地去除沉積材料，很少引起從 Μ樣本的任何另外的樣本材料去除。應(yīng)該注意的是，上述實(shí)施例能夠一起使用，分開地使用，或者按照任何所希望的組合使用。例如，在一些實(shí)施例中，材料將會(huì)僅在樣本面已被減薄之后沉積在樣本面上，而在其它實(shí)施例中，材料在減薄期間以及在減薄樣本面之后都能夠沉積。本發(fā)明的優(yōu)選方法或設(shè)備具有許多新的方面，并且因?yàn)楸景l(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)為用于不同目的的不同方法或設(shè)備，所以不需要在每個(gè)實(shí)施例中存在每個(gè)方面。此外，所描述的實(shí)施例的許多方面可單獨(dú)地取得專利。圖3是顯示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的創(chuàng)建TEM樣本的步驟的流程圖。首先，在步驟301中，基底(諸如，半導(dǎo)體晶圓、冷凍生物材料或礦物樣本)被裝在合適的處理工具(諸如，既具有FIB柱又具有SEM柱的雙射束FIB/SEM系統(tǒng))中。一個(gè)這種合適的射束FIB/SEM系統(tǒng)是 Heliosl200 或 Expida 1255 DualBeam 系統(tǒng)，可從 Hillsboro，OR 的 FEI 公司、本發(fā)明的受讓人獲得。還參照圖7，典型雙射束系統(tǒng)702結(jié)構(gòu)是具有垂直軸線的電子柱704與具有相對于垂直傾斜(通常傾斜大約52度)的軸線的離子柱706。如本領(lǐng)域所公知，晶圓優(yōu)選地由多晶圓運(yùn)輸工具和自動(dòng)裝載機(jī)器人(未示出)傳送，但晶圓也能夠被手工傳送。在步驟302中，確定將要從基底提取的TEM樣本(包含感興趣特征)的位置。例如，基底可以是硅半導(dǎo)體晶圓或其一部分并且待提取的部分可包括將要使用TEM觀測的硅晶圓上形成的集成電路的部分。在其它例子中，基底能夠是AlTiC晶圓并且提取的部分可包括用于讀取數(shù)據(jù)或把數(shù)據(jù)寫到存儲(chǔ)介質(zhì)上的結(jié)構(gòu)。在其它例子中，基底能夠是包含自然資源的樣本并且可執(zhí)行提取以分析樣本中的資源的特性。圖4是顯示將要在較大的基底108內(nèi)提取的樣本102的位置的示意性表示。在步驟304中，優(yōu)選地對基底定向，以使它的頂表面垂直于從FIB柱706發(fā)射的聚焦離子束。在步驟306中，具有相應(yīng)大的射束尺寸的使用高射束電流的聚焦離子束隨后用于從包含所希望的TEM樣本的樣本區(qū)的正面部分和背面部分銑削掉大量的材料。優(yōu)選地以高射束電流(優(yōu)選地，以可用的最高可控電流)執(zhí)行大塊材料去除，以便盡可能快地去除大塊材料。例如，能夠利用30 kV加速電壓使用13 nA鎵離子束執(zhí)行大塊材料去除。在一些情況下，可能希望在TEM樣本相對于基底表面成銳角取向的情況下銑削基底。例如，Libby等人的美國專利No. 6, 039, 000 “Focused Particle Beam Systems and Methods Using aTilt Column”(2000)描述了通過在所希望的TEM樣本的任一側(cè)蝕刻空腔使用相對于樣本表面成一定角度取向的FIB產(chǎn)生TEM樣本，該專利被轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人并且其內(nèi)容包含于此以資參考。
如在圖I中顯示的現(xiàn)有技術(shù)方法中，一旦大塊銑削完成，兩個(gè)銑削矩形14和15之間的剩余材料形成垂直樣本區(qū)102，樣本區(qū)102仍然在側(cè)面和底部附接到大塊基底。圖5A顯示這種垂直樣本區(qū)102，但為了清楚而未顯示周圍的大塊基底。在大塊減薄之后，在步驟308中，樣本區(qū)102隨后在第一側(cè)5IA被進(jìn)一步減薄(優(yōu)選地，使用逐漸地更細(xì)的射束尺寸和更低的射束能量)，直至達(dá)到所希望的第一樣本面。例如，減薄的第一階段可使用I nA離子束的射束電流，后面是使用100 PA射束的第二階段。如圖5B中所示，暴露的第一樣本面將會(huì)通常顯示出某種程度的垂落，導(dǎo)致過度銑削的區(qū)域52。優(yōu)選地使用離子束(具有與樣本的頂表面正交或垂直定向的軸線)把樣本減薄，但如果射束軸線向所希望的TEM樣本面的側(cè)面取向，則也能夠使用非垂直角度。圖5B中顯示的材料厚度的差異僅用于說明目的，而非意圖顯示工作表面和由垂落引起的槽之間的厚度的差異的精確比例或者指示表面變化將會(huì)必須是均勻的。指示FIB706和SEM射束704或者圖5B-5I中示意性顯示的其它過程的箭頭僅意圖表示正在應(yīng)用該過程，而非表示射束的角度或取向或者沉積或蝕刻的精確位置。在步驟310中，一旦所希望的樣本面已露出，材料56沉積在露出的樣本面上。優(yōu)選地，例如，通過使用前體氣體54和使用離子束或電子束(部分取決于正在沉積的材料)的化學(xué)氣相沉積，一層材料56沉積在整個(gè)樣本面上。用于激活前體的機(jī)構(gòu)能夠是SEM、FIB、次級粒子的間接輸送或其它技術(shù)。另外，沉積技術(shù)不限于射束激活的前體沉積。沉積的材料優(yōu)選地具有與TEM樣本材料(多個(gè))不同的成分。待沉積的材料的選擇可取決于TEM樣本的具體應(yīng)用。合適的沉積材料可包括例如鎢、鉬、金、碳、硅氧化物或任何其它合適的材料。用于沉積這些材料的前體氣體在現(xiàn)有技術(shù)中是公知的。此外，如以下更詳細(xì)所討論，將會(huì)在減薄過程期間去除沉積材料或者將會(huì)在TEM樣本的關(guān)鍵銑削完成之后可容易地去除沉積材料。例如，在沉積材料是碳(碳能夠通過碳?xì)庀喑练e而沉積)的情況下，能夠通過水蒸汽蝕刻去除沉積材料，這是非常選擇性的蝕刻過程，其不會(huì)對非碳TEM樣本引起另外的損傷。在一些優(yōu)選實(shí)施例中，沉積材料可以是將不會(huì)顯著干擾對TEM樣本成像的沉積材料，在這種情況下，它能夠留在適當(dāng)位置。例如，在涉及樣本的化學(xué)分析的應(yīng)用中，能夠忽略存在于沉積材料中的已知化合物。
在圖5C中顯示的實(shí)施例中，添加材料56，以使原始樣本區(qū)102的總體厚度增加。換句話說，添加了比在減薄過程期間去除的材料多的材料。然而，不需要這種數(shù)量的另外的材料，只要添加的材料足以充分地增加樣本的結(jié)構(gòu)完整性或填補(bǔ)足夠量的垂落過度銑削即可。厚度的沉積層的厚度取決于預(yù)期多少射束曝光以及正在沉積什么材料。例如，如果主要為了結(jié)構(gòu)完整性的目的而沉積碳基材料并且它將會(huì)從射束曝光接收極小的腐蝕，則大約20 nm的沉積層可能是合適的。如果該層用于在I nA銑削步驟期間減少垂落，則可沉積100nm或更大的厚度。在步驟312中，可選地去除添加的材料56的一部分。因?yàn)槌练e材料由單一化合物構(gòu)成，所以當(dāng)去除該材料時(shí)將幾乎不會(huì)導(dǎo)致垂落或者不會(huì)導(dǎo)致垂落。雖然在樣本彎曲為低優(yōu)先級并且唯一真正關(guān)心的是垂落的減小的情況下能夠在前進(jìn)到第二樣本面之前去除所有沉積材料，但優(yōu)選地，足夠的沉積材料56留在樣本面51A上以在對另一樣本面51B進(jìn)行銑削時(shí)提供另外的結(jié)構(gòu)完整性。如以下所討論，在一些優(yōu)選實(shí)施例中，材料能夠在露出最后樣本面之前沉積在樣本上。然后，沉積材料能夠在隨后的另外的減薄期間被去除。減薄、添加材料和再次減薄的步驟能夠反復(fù)地執(zhí)行，直至露出最后樣本面。
然后，在步驟314中，F(xiàn)IB對準(zhǔn)樣本102的第二 TEM樣本面51B (背側(cè))以減薄樣本。再一次，逐漸地更細(xì)的射束尺寸和更低的射束能量用于使所希望的樣本面露出。例如，減薄的第一階段可使用I nA離子束的射束電流，后面是使用100 PA射束的第二階段。如圖5F中所示，暴露的第二樣本面51B將會(huì)通常也顯示出某種程度的垂落，導(dǎo)致過度銑削的區(qū)域52。在步驟316中，材料56也使用合適的過程(諸如，化學(xué)氣相沉積)沉積在第二樣本面51B上。在步驟318中，例如通過FIB銑削，去除第二面上的一些或全部沉積材料。沉積在背側(cè)的材料也將會(huì)在多個(gè)步驟中反復(fù)地添加和去除，其中在最后的減薄步驟去除所有材料。可選地，在步驟320中，能夠從完成的TEM樣本110去除所有沉積材料56。材料去除能夠經(jīng)FIB銑削完成或者通過以下方法完成，該方法將會(huì)對TEM樣本材料具有較小破壞性(諸如，利用離子束或利用電子束的選擇性氣體輔助蝕刻)。在其它優(yōu)選實(shí)施例中，在從真空室移出TEM樣本之后，能夠在例如酸浴中蝕刻掉沉積材料。本發(fā)明不限于這些例子，并且可使用任何合適類型的基于射束的去除或化學(xué)去除或等離子體引起的去除。如果存在將要從基底提取的其它樣本(步驟322)，則過程返回到步驟302并且定位下一樣本位置。如果不存，則在步驟324中，過程停止。在本發(fā)明的一些優(yōu)選實(shí)施例中，材料也能夠在減薄過程期間沉積在 Μ樣本面上。根據(jù)一些優(yōu)選實(shí)施例，能夠同時(shí)使用兩個(gè)帶電粒子束。例如，在雙射束系統(tǒng)(諸如，以下在圖7中顯示的雙射束系統(tǒng))中，電子束能夠與合適的前體氣體一起使用以在FIB能夠用于銑削的同時(shí)把材料沉積在樣本面上。在其它實(shí)施例中，離子束能夠用于同時(shí)沉積和去除材料。聚焦離子束系統(tǒng)通常具有圓對稱、基本上高斯電流密度分布，如圖6中所示，圖6顯示離子流密度與沿著徑向軸線的位置的圖表。如圖6中所示，在射束中心的電流密度最高(且從而，銑削得更快)，而射束電流從射束的中心向外逐漸變小。這種射束電流擴(kuò)布是垂落的主要原因之一。當(dāng)射束利用射束的中心銑削薄片面時(shí)，位于高斯分布的尾部的離子在射束的中心之前(和之后)到達(dá)樣本材料。射束的較低電流部分可能對于具有低銑削速度的較重金屬樣本結(jié)構(gòu)幾乎沒有影響；然而，具有更高銑削速度的較輕材料可能被在很大程度上銑削。申請人:已發(fā)現(xiàn)，通過在存在射束的情況下朝著樣本表面引導(dǎo)合適的前體氣體，能夠減小或消除這種“提前”銑削。如現(xiàn)有技術(shù)中所公知，當(dāng)帶電粒子束照射具有前體氣體的吸附層的基底時(shí)，從基底發(fā)射二次電子。這些二次電子引起吸附前體氣體分子的離解。部分離解的前體材料在基底表面上形成沉積，而其余前體氣體粒子形成揮發(fā)性副產(chǎn)品并由設(shè)備的真空系統(tǒng)抽走。在存在合適的前體氣體的情況下，射束的遠(yuǎn)離中心的較低電流部分能夠提供二次電子以引起離解的前體材料的沉積。這種沉積材料必須隨后在銑削下面的基底之前被濺蝕(sputter away)。優(yōu)選地,在射束中心的射束電流足夠高以把主導(dǎo)反應(yīng)從沉積切換到統(tǒng)肖IJ。以這種方式，沉積材料能夠用作保護(hù)層以防止在射束中心之前顯著銑削較輕、較高銑削速度材料，而射束中心以大體上相同速度銑削掉新沉積的保護(hù)層和下面的基底。因?yàn)樯涫?電流在射束的遠(yuǎn)離中心的邊緣處較低，所以由保護(hù)層覆蓋的較輕材料將不會(huì)被顯著蝕刻并且將會(huì)防止或至少基本上減少垂落。技術(shù)人員將會(huì)能夠選擇合適的前體氣體并調(diào)整氣體壓力和射束電流，以使主要反應(yīng)在射束的遠(yuǎn)離中心的較低電流部分是沉積并且在射束的中心是蝕刻(銑削)。在一些優(yōu)選實(shí)施例中，甚至對于射束的中心，沉積的速度也可以高于蝕刻的速度，以使保護(hù)層沉積在整個(gè)表面上。然后能夠調(diào)整射束參數(shù)或氣壓，以使對于整個(gè)射束或者僅對于射束的中心高電流部分，蝕刻占主導(dǎo)地位。另外,根據(jù)一些實(shí)施例中，一旦在樣本銑削期間某種程度的垂落開始形成，較輕材料已被過度銑削的樣本面中的孔穴將會(huì)常常具有彎曲的碗狀形狀。因?yàn)橥霠畈糠值谋诘那剩绑w材料將會(huì)常常以比樣本面的其余區(qū)域快的速度沉積在這些區(qū)域中。結(jié)果，能夠調(diào)整射束參數(shù)和前體氣體壓力，以使沉積材料將會(huì)傾向于填補(bǔ)低的區(qū)域，因此在某種程度上填補(bǔ)垂落并保護(hù)低的區(qū)域免受進(jìn)一步的過度銑削。本發(fā)明的實(shí)施例因此提供一種裝置，其減小或防止樣本彎曲(以及其它類型的基于應(yīng)力的樣本損傷)和/或樣本面上的垂落。對于超薄樣本(在本文定義為具有30 nm或更小的厚度的樣本)，這一點(diǎn)特別重要。申請人已按照實(shí)驗(yàn)方式確認(rèn)當(dāng)沒有沉積材料的類似樣本早在達(dá)到30 nm厚度之前具有顯著彎曲時(shí)，一個(gè)樣本面上的合適的沉積材料層的沉積將會(huì)允許硅TEM樣本減薄至大約30 nm而不會(huì)彎曲。根據(jù)具體的樣本類型，避免這些類型的樣本損傷中的一種或另一種可能更加重要。例如，在整個(gè)感興趣結(jié)構(gòu)的寬度小于100 nm但它位于快速銑削和慢速銑削材料之間的垂直邊界的正下方的樣本中，垂落將會(huì)是關(guān)鍵類型的損傷，而樣本彎曲可能是不相關(guān)的。在僅一種類型的損傷很重要的這種情況下，可能不必使用上述方法中的所有步驟。此外，沉積材料不需要應(yīng)用于樣本的兩面。例如，當(dāng)制備彎曲是主要關(guān)心的問題的樣本時(shí)，可能足夠的是，在第一樣本面減薄之后僅在第一樣本面上沉積材料并隨后在露出第二樣本面之后去除該沉積材料。在一些實(shí)施例中，可反復(fù)地執(zhí)行把材料沉積在樣本面上、減薄樣本面、隨后把更多材料沉積在樣本面上的步驟，直至已達(dá)到所希望的樣本厚度。正被減薄的樣本的提高的結(jié)構(gòu)完整性也使得根據(jù)本發(fā)明的 Μ樣本生產(chǎn)的方法更適合自動(dòng)化操作和處理，這增加了使用的方便性并且能夠?yàn)槲覀兊念櫩徒档兔總€(gè)樣本的成本。垂落效應(yīng)的減小允許生產(chǎn)高質(zhì)量樣本，與現(xiàn)有技術(shù)硅側(cè)銑削技術(shù)相比，具有更短的現(xiàn)場時(shí)間和/或更好的使用的方便性。上述步驟也能夠以任何所希望的次序應(yīng)用。例如，在一些情況下，可能希望在進(jìn)行任何減薄之前沉積材料。樣本也能夠在過程期間在任何點(diǎn)被成像。此外，例如，可能不開始樣本面上的材料的沉積，直至樣本已被充分減薄并且成像已被執(zhí)行以識(shí)別將會(huì)是最后的TEM樣本面的目標(biāo)的樣本內(nèi)的所希望的特征。在一些優(yōu)選實(shí)施例中,材料沉積和材料去除動(dòng)作是不同的一系列步驟。在其它實(shí)施例中，在樣本制備的至少一部分期間，在同一面上或者在不同面上，能夠同時(shí)執(zhí)行沉積和材料去除過程。圖7描述配備成執(zhí)行本發(fā)明的實(shí)施例的示例性雙射束SEM/FIB系統(tǒng)702的一個(gè)實(shí)施例。本發(fā)明的實(shí)施例能夠用在低電阻率材料沉積在基底的目標(biāo)表面上的各種各樣的應(yīng)用中。通常在雙射束電子束/聚焦離子束系統(tǒng)(諸如，現(xiàn)在描述的雙射束電子束/聚焦離子束系統(tǒng))中執(zhí)行這種樣本的制備和分析。例如，可從Hillsboro, Oregon的FEI公司、本申請的受讓人商購獲得合適的雙射束系統(tǒng)。盡管以下提供了合適的硬件的例子，但本發(fā)明不限于實(shí)施于任何具體類型的硬件。 雙射束系統(tǒng)702具有垂直安裝的電子束柱704和相對于垂直以大約52度的角度安裝在可抽空的樣品室708上的聚焦離子束(FIB)柱706。樣品室可由泵系統(tǒng)709抽空，泵系統(tǒng)709典型地包括渦輪分子泵、油擴(kuò)散泵、離子吸氣泵、渦旋泵或其它已知泵浦裝置中的一種或多種或者組合。電子束柱704包括電子源710，諸如Schottky發(fā)射器或冷場發(fā)射器，用于產(chǎn)生電子；以及電子光學(xué)透鏡712和714，用于形成電子的精細(xì)聚焦射束716。電子源710通常保持在工件718的電勢以上的500 V和30 kV之間的電勢，工件718通常保持在地電勢。因此，電子以大約500 eV至30 keV的著陸能量撞擊工件718。負(fù)電勢能夠應(yīng)用于工件以減小電子的著陸能量，這減小了電子與工件表面的相互作用范圍，由此減小成核位置的尺寸。工件718可包括例如半導(dǎo)體裝置、微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置或正被分析其材料特性或成分的材料的樣本。電子束716的撞擊點(diǎn)能夠通過偏轉(zhuǎn)線圈720定位于工件718的表面上并在工件718的表面上掃描。透鏡712和714以及偏轉(zhuǎn)線圈720的操作由掃描電子顯微鏡電源和控制單元722控制。透鏡和偏轉(zhuǎn)單元可使用電場、磁場或者它們的組
八
口 ο工件718位于樣品室708內(nèi)的可移動(dòng)鏡臺(tái)724上。鏡臺(tái)724能夠優(yōu)選地在水平平面(X軸和Y軸)中以及垂直地(Z軸)移動(dòng)并且能夠傾斜大約六十(60)度并圍繞Z軸旋轉(zhuǎn)。門727能夠被打開以用于把工件718插入到X-Y-Z鏡臺(tái)724上并且還用于在使用了一個(gè)內(nèi)部氣體供應(yīng)罐(supply reservoir)的情況下檢修內(nèi)部氣體供應(yīng)罐(未示出)。門被聯(lián)鎖，以使它不能在抽空樣品室708的情況下被打開。安裝在真空室上的是一個(gè)或多個(gè)注氣系統(tǒng)(GIS) 730。每個(gè)GIS可包括罐(未示出)，用于保存前體或激活材料；和針732，用于把氣體引導(dǎo)到工件的表面。每個(gè)GIS還包括用于調(diào)節(jié)對工件的前體材料的供應(yīng)的裝置734。在這個(gè)例子中，該調(diào)節(jié)裝置被描述為可調(diào)閥，但該調(diào)節(jié)裝置也能夠包括例如用于加熱前體材料以控制它的蒸汽壓力的調(diào)節(jié)加熱器。當(dāng)電子束716中的電子撞擊工件718時(shí)，發(fā)射二次電子、背散射電子和俄歇電子并能夠檢測它們以形成圖像或者確定關(guān)于工件的信息。例如，二次電子由二次電子檢測器736 (諸如，Everhart-Thornley檢測器)或者能夠檢測低能電子的半導(dǎo)體檢測器裝置檢測。位于TEM樣本支架761和鏡臺(tái)724下面的STEM檢測器762能夠收集透射通過安裝在TEM樣本支架上的樣本的電子。來自檢測器736、762的信號(hào)被提供給系統(tǒng)控制器738。所述控制器738還控制偏轉(zhuǎn)器信號(hào)、透鏡、電子源、GIS、鏡臺(tái)和泵以及儀器的其它物品。監(jiān)視器740用于使用信號(hào)顯示用戶控制和工件的圖像。室708由泵系統(tǒng)709在真空控制器741的控制下抽空。真空系統(tǒng)在室708內(nèi)提供大約7X10-6 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)，室背壓可典型地升高至大約5 X 10-5 mbar。聚焦離子束柱706包括上頸部744，離子源746和聚焦柱748位于上頸部744內(nèi)，聚焦柱748包括提取電極750和靜電光學(xué)系統(tǒng),該靜電光學(xué)系統(tǒng)包括物鏡751。離子源746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。聚焦柱748的軸線相對于電子柱的軸線傾斜52度。離子束752從離子源746經(jīng)過聚焦柱748并經(jīng)過靜電偏轉(zhuǎn)器754之間朝著工件718前進(jìn)。 FIB電源和控制單元756提供在離子源746的電勢。離子源746通常保持在工件的電勢以上的I kV和60 kV之間的電勢，工件的電勢通常保持在地電勢。因此，離子以大約I keV至60 keV的著陸能量撞擊工件。FIB電源和控制單元756耦合到偏轉(zhuǎn)板754，偏轉(zhuǎn)板754能夠引起離子束在工件718的上表面上描繪出對應(yīng)的圖案。在一些系統(tǒng)中，偏轉(zhuǎn)板放置在最后的透鏡之前，如本領(lǐng)域所公知。當(dāng)FIB電源和控制單元756把消隱電壓施加于消隱電極時(shí)，尚子束聚焦柱748內(nèi)的射束消隱電極(未不出)引起尚子束752撞擊在消隱孔(blanking aperture)(未示出)上而非撞擊在工件718上。離子源746通常提供單電荷正鎵離子的射束，其能在工件718處聚焦為亞十分之一微米寬射束，以用于通過離子銑削、增強(qiáng)蝕刻、材料沉積修改工件718或者用于對工件718成像。顯微操作器757 (諸如，Omniprobe, Inc. , Dallas, Texas 的 AutoProbe 200 或者 Kleindiek Nanotechnik, Reutlingen, Germany 的 Model MM3A)能夠在真空室內(nèi)精確地移動(dòng)物體。顯微操作器757可包括位于真空室外面的精密電動(dòng)機(jī)758以提供位于真空室里面的部分759的X、Y、Z和Θ控制。顯微操作器757能夠安裝有不同的末端執(zhí)行器以用于操作小的物體。在本文描述的實(shí)施例中，末端執(zhí)行器是薄探針760。如現(xiàn)有技術(shù)中所知，顯微操作器(或微探針)能夠用于把TEM樣本(該樣本已典型地通過離子束脫離基底)傳送到TEM樣本支架761以用于分析。系統(tǒng)控制器738控制雙射束系統(tǒng)702的各部分的操作。通過系統(tǒng)控制器738，用戶能夠通過輸入到常規(guī)用戶接口(未示出)的命令引起離子束752或電子束716以所希望的方式掃描。另一方面，系統(tǒng)控制器738可根據(jù)編程指令控制雙射束系統(tǒng)702。圖7是示意性表示，它不包括典型雙射束系統(tǒng)的所有元件并且它不反映所有元件的實(shí)際外觀和尺寸或者它們之間的關(guān)系。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，一種制備用于TEM分析的樣本的方法，該方法包括至少部分地從大塊基底分離包含感興趣特征的樣本區(qū)，減薄樣本的第一側(cè)以露出第一樣本面，把一層材料沉積在露出的第一樣本面上，減薄樣本的第二側(cè)，并去除沉積材料的至少一部分。
在一些實(shí)施例中，制備用于TEM分析的樣本的方法還包括把一層材料沉積在露出的第二樣本面上。在一些實(shí)施例中，該制備用于TEM分析的樣本的方法還包括重復(fù)減薄樣本的第一側(cè)和把一層材料沉積在露出的第一樣本面上的步驟，直至露出所希望的最后樣本面。在一些實(shí)施例中，使用粒子束系統(tǒng)制備樣本。在一些實(shí)施例中，使用聚焦離子束系統(tǒng)制備樣本。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，一種制備用于TEM分析的樣本的方法，該方法包括把樣本裝在粒子束系統(tǒng)的真空室中，通過粒子束銑削至少部分地從大塊基底分離包含感興趣特征的樣本區(qū)，使用粒子束減薄樣本的第一側(cè)以露出第一樣本面，使用射束引起的沉積把一層材料沉積在露出的第一樣本面上，使用粒子束減薄樣本的第二側(cè)以露出第二樣本面，并使用射束引起的沉積把一層材料沉積在露出的第二樣本面上。在一些實(shí)施例中，該制備用于TEM分析的樣本的方法還包括去除沉積材料的至少一部分。而在一些實(shí)施例中，去除沉積材料的至少一部分包括通過除離子束銑削之外的 方法去除沉積材料的至少一部分。在一些實(shí)施例中，沉積材料將不會(huì)顯著干擾對TEM樣本成像。在一些實(shí)施例中，去除沉積材料的至少一部分包括通過氣體輔助蝕刻去除沉積材料的至少一部分。在一些實(shí)施例中，去除沉積材料的至少一部分包括在從真空室移出樣本之后去除沉積材料的至少一部分。在一些實(shí)施例中，同時(shí)執(zhí)行減薄樣本的一側(cè)以露出樣本面和把一層材料沉積在該露出的樣本面上的步驟。在一些實(shí)施例中，最后的TEM樣本的厚度是30 nm或更小。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，一種設(shè)備包括用于執(zhí)行上述方法中的任何方法的裝置。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，一種非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)配置有計(jì)算機(jī)程序，其中如此配置的存儲(chǔ)介質(zhì)使計(jì)算機(jī)控制帶電粒子束系統(tǒng)執(zhí)行上述方法中的任何方法的步驟。雖然以上本發(fā)明的描述主要涉及制備超薄TEM樣本的方法，但應(yīng)該意識(shí)到，執(zhí)行這種方法的操作的設(shè)備也將會(huì)在本發(fā)明的范圍內(nèi)。另外，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、硬件和軟件的組合或者通過存儲(chǔ)在非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中的計(jì)算機(jī)指令來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本說明書中描述的方法和附圖，使用標(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)以特定和預(yù)設(shè)方式工作)以計(jì)算機(jī)程序能夠?qū)崿F(xiàn)這些方法。每一程序可以以高級過程編程語言或面向?qū)ο蟮木幊陶Z言實(shí)現(xiàn)以與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通信。然而，如果需要，程序能夠以匯編或機(jī)器語言實(shí)現(xiàn)。在任何情況下，該語言能夠是編譯或解釋語言。此外，程序能夠在為該目的編程的專用集成電路上運(yùn)行。另外，方法可以實(shí)現(xiàn)于任何類型的計(jì)算平臺(tái)，包括但不限于個(gè)人計(jì)算機(jī)、迷你計(jì)算機(jī)、大型計(jì)算機(jī)、工作站、聯(lián)網(wǎng)或分布式計(jì)算環(huán)境、與帶電粒子工具或其它成像裝置分開、集成或通信的計(jì)算機(jī)平臺(tái)等。本發(fā)明的各方面可實(shí)現(xiàn)于存儲(chǔ)在存儲(chǔ)介質(zhì)或裝置上的機(jī)器可讀代碼(不管是可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)或裝置還是集成到計(jì)算平臺(tái)的存儲(chǔ)介質(zhì)或裝置，諸如硬盤、光學(xué)讀和/或?qū)懘鎯?chǔ)介質(zhì)、RAM、ROM等)，以使它可由可編程計(jì)算機(jī)讀取，以便在該存儲(chǔ)介質(zhì)或裝置由計(jì)算機(jī)讀取時(shí)配置并操作計(jì)算機(jī)以執(zhí)行本文描述的過程。此外，機(jī)器可讀代碼或其一部分可在有線或無線網(wǎng)絡(luò)上傳輸。本文描述的發(fā)明包括這些和其它各種類型的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，條件是這種介質(zhì)包含指令或程序以便執(zhí)行以上結(jié)合微處理器或其它數(shù)據(jù)處理器描述的步驟。當(dāng)根據(jù)本文描述的方法和技術(shù)進(jìn)行編程時(shí)，本發(fā)明還包括計(jì)算機(jī)本身。計(jì)算機(jī)程序能夠應(yīng)用于輸入數(shù)據(jù)以執(zhí)行本文描述的功能并由此變換輸入數(shù)據(jù)以產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)。輸出信息應(yīng)用于一個(gè)或多個(gè)輸出裝置，諸如顯示監(jiān)視器。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，變換的數(shù)據(jù)代表物理和有形對象，包括在顯示器上產(chǎn)生物理和有形對象的具體視覺描述。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例還使用粒子束設(shè)備(諸如，F(xiàn)IB或SEM)，以便使用粒子束對樣本成像。用于對樣本成像的這種粒子固有地與樣本相互作用，導(dǎo)致某種程度的物理變換。另外，在整個(gè)本說明書中，使用諸如“計(jì)算”、“確定”、“測量”、“產(chǎn)生”、“檢測”、“形成”等的術(shù)語的討論也表示計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或類似電子裝置的動(dòng)作和過程，其操縱計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)表示為物理量的數(shù)據(jù)并把計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)表示為物理量的數(shù)據(jù)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)。本發(fā)明具有廣泛的適用性并且能夠提供如以上例子中所描述和顯示的許多益處。實(shí)施例將會(huì)根據(jù)特定應(yīng)用而在很大程度上不同，并且并非每個(gè)實(shí)施例將會(huì)提供所有益處以及滿足由本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)的所有目的。適合執(zhí)行本發(fā)明的粒子束系統(tǒng)可例如從FEI公司、本申請的受讓人商購獲得。雖然許多先前描述涉及半導(dǎo)體晶圓，但本發(fā)明能夠應(yīng)用于任何合適的基底或表面。另外，本發(fā)明能夠應(yīng)用于在真空室中減薄但在真空室外面從基底移出的樣本(非原位類型樣本)或者在真空室里面從基底提取并在安裝在TEM網(wǎng)格上之后減薄的樣本(原位類型樣本)。每當(dāng)在本文使用術(shù)語“自動(dòng)”、“自動(dòng)化”或類似術(shù)語時(shí)，這些術(shù)語將會(huì)被理解為包括自動(dòng)或自動(dòng)化過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“包括”和“包含”以開放式方式使用，并因此應(yīng)該解釋為表示“包括但不限于…”。術(shù)語“集成電路”表示在微芯片的表面上圖案化的一組電子部件及其互連(統(tǒng)稱為內(nèi)部電路元件)。術(shù)語“半導(dǎo)體裝置”一般地表示集成電路(IC)，所述集成電路可集成到半導(dǎo)體晶圓、與晶圓分離或者被封裝以用在電路板上。術(shù)語“FIB”或“聚焦離子束”在本文用于表示任何準(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。就在本說明書中未具體地定義任何術(shù)語而言，意圖是術(shù)語被給予它的平常和普通的含義。附圖旨在輔助理解本發(fā)明，并且除非另外指出，否則附圖未按規(guī)定比例繪制。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，能夠在此做出各種改變、替換和修改。此外，本申請的范圍不意圖局限于說明書中描述的過程、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。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會(huì)從本發(fā)明的公開容易地理解，根據(jù)本發(fā)明，可使用與本文描述的對應(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)利要求旨在在它們的范圍內(nèi)包括這些過程、機(jī)器、制造、物質(zhì)的成分、裝置、方法或步驟。
權(quán)利要求
1.上述本發(fā)明。
2.—種制備用于TEM分析的樣本的方法,該方法包括 至少部分地從大塊基底分離包含感興趣特征的樣本區(qū)； 減薄樣本的第一側(cè)以露出第一樣本面； 把一層材料沉積在露出的第一樣本面上； 減薄樣本的第二側(cè)；以及 去除沉積材料的至少一部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包括把一層材料沉積在露出的第二樣本面上。
4.根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，還包括重復(fù)減薄樣本的第一側(cè)和把一層材料沉積在露出的第一樣本面上的步驟，直至露出所希望的最后樣本面。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中使用粒子束系統(tǒng)制備樣本。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中使用聚焦離子束系統(tǒng)制備樣本。
7.一種制備用于TEM分析的樣本的方法,該方法包括 把樣本裝在粒子束系統(tǒng)的真空室中； 通過粒子束銑削至少部分地從大塊基底分離包含感興趣特征的樣本區(qū)； 使用粒子束減薄樣本的第一側(cè)以露出第一樣本面； 使用射束引起的沉積把一層材料沉積在露出的第一樣本面上； 使用粒子束減薄樣本的第二側(cè)以露出第二樣本面；以及 使用射束引起的沉積把一層材料沉積在露出的第二樣本面上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，還包括去除沉積材料的至少一部分。
9.根據(jù)權(quán)利要求2或權(quán)利要求8所述的方法，其中去除沉積材料的至少一部分包括通過除離子束銑削之外的方法去除沉積材料的至少一部分。
10.根據(jù)權(quán)利要求2或權(quán)利要求7所述的方法，其中去除沉積材料的至少一部分包括通過氣體輔助蝕刻去除沉積材料的至少一部分。
11.根據(jù)權(quán)利要求2或權(quán)利要求7所述的方法，其中去除沉積材料的至少一部分包括在從真空室移出樣本之后去除沉積材料的至少一部分。
12.—種設(shè)備，用于執(zhí)行根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法。
13.一種非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，配置有計(jì)算機(jī)程序，其中如此配置的存儲(chǔ)介質(zhì)使計(jì)算機(jī)控制帶電粒子束系統(tǒng)執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)所述的方法的步驟。
14.根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中同時(shí)執(zhí)行減薄樣本的一側(cè)以露出樣本面和把一層材料沉積在該露出的樣本面上的步驟。
15.根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中最后的TCM樣本的厚度是30nm或更小。
16.根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述沉積材料將不會(huì)顯著干擾對TEM樣本成像。
17.—種制備用于TEM分析的樣本的方法,該方法包括 通過粒子束銑削至少部分地從大塊基底分離包含感興趣特征的樣本區(qū)； 使用粒子束減薄樣本的第一側(cè)以露出第一樣本面； 使用粒子束減薄樣本的第二側(cè)以露出第二樣本面；以及使用射束引起的沉積把一層材料沉積在露出的第二樣本面上。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，還包括在材料沉積在第二面上之后，把一層材料沉積在露出的第一面上。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述銑削、減薄和沉積步驟發(fā)生在粒子束系統(tǒng)的真空室中。
全文摘要
本發(fā)明涉及制備用于TEM成像的薄樣本的方法。本發(fā)明的目的在于提供一種方法和設(shè)備，用于以減少或防止彎曲和垂落的方式制備TEM樣本。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例在制備樣本的過程期間把材料沉積在TEM樣本的面上。在一些優(yōu)選實(shí)施例中，該材料能夠在減薄相反面之前沉積在已經(jīng)被減薄的樣本面上，這能夠用于加強(qiáng)樣本的結(jié)構(gòu)完整性并再填補(bǔ)由于垂落現(xiàn)象而被過度減薄的區(qū)域。在優(yōu)選實(shí)施例中，材料也能夠沉積在正被銑削的面上，這能夠用于減少或消除樣本面上的垂落。
文檔編號(hào)G01N1/28GK102809496SQ20121017801
公開日2012年12月5日 申請日期2012年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月3日
發(fā)明者M.莫里亞蒂, S.斯通, J.布萊克伍德 申請人:Fei 公司