制造樣品的方法和裝置以及樣品的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于制造樣品的方法和裝置以及樣品。所述樣品用于透射電子顯微鏡檢查、掃描電子顯微鏡檢查、透射電子背散射衍射、盧瑟福背散射衍射、彈性反沖探測分析、X-射線吸收光譜或X-射線衍射,所述方法包括:通過利用高能束(2)、照射優(yōu)選平坦的基板(1)而從該基板(1)分離基本結(jié)構(gòu)(3),其中,基本結(jié)構(gòu)(3)包括被支撐結(jié)構(gòu)(5)支撐的被支撐結(jié)構(gòu)(4)、優(yōu)選懸臂梁(4),通過支撐結(jié)構(gòu)(5)支撐懸臂梁的兩端部中的至少一個(gè)端部,支撐結(jié)構(gòu)(5)配置成通過夾具(6)保持在夾具(6)中;以及通過利用高能束(2)切割被支撐結(jié)構(gòu)的側(cè)面和/或被支撐結(jié)構(gòu)的正面(4e、4f)中的至少一個(gè)來至少部分減薄被支撐結(jié)構(gòu)(4)。
【專利說明】制造樣品的方法和裝置以及樣品
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于制造用于微觀結(jié)構(gòu)材料診斷的樣品的方法,所述樣品尤其用于透 射電子顯微鏡(TEM)檢查、用于掃描電子顯微鏡(SEM)檢查、用于透射電子背散射衍射、用 于盧瑟福背散射衍射、用于彈性反沖探測分析、用于X-射線吸收光譜或用于X-射線衍射。
【背景技術(shù)】
[0002] 從專利申請DE102011111190A1和EP2413126A2得知該【技術(shù)領(lǐng)域】中的方法。然而, 實(shí)際上,已知的方法需要昂貴的設(shè)備以實(shí)現(xiàn)該方法。尤其是,DE102011111190A1中的方法 需要特定的且昂貴的光學(xué)器件,以在板狀的基板中開槽用于制備用于微觀結(jié)構(gòu)材料診斷的 樣品。此外,根據(jù)已知方法待使用的光學(xué)器件的可靠性受到限制。因此,在每種情況下,不 能確保所制備的樣品的穩(wěn)定性。此外,在現(xiàn)有技術(shù)中已知的用于實(shí)現(xiàn)樣品制備的設(shè)備中,需 要復(fù)雜的調(diào)整且光學(xué)調(diào)整的長期穩(wěn)定性是個(gè)問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 因此,本發(fā)明的目的是提供一種用于制備用于微觀結(jié)構(gòu)材料診斷的樣品的替選方 法,在實(shí)際中,可以通過可靠的且不太昂貴的設(shè)備來實(shí)現(xiàn)該方法,且該方法允許制備具有改 進(jìn)的高可靠性和再現(xiàn)性的樣品。本發(fā)明的另一目的是提供一種用于制備用于微觀結(jié)構(gòu)材料 診斷的樣品的裝置且提供相應(yīng)的樣品。
[0004] 通過根據(jù)權(quán)利要求1的方法、根據(jù)權(quán)利要求12的裝置和根據(jù)權(quán)利要求16和權(quán)利 要求17的樣品來實(shí)現(xiàn)該目的。在從屬權(quán)利要求中描述所述方法、裝置和樣品的有利的特 征。
[0005] 下文,首先以通用方式描述本發(fā)明。此后,詳細(xì)描述示出可如何實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的示例 的本發(fā)明的實(shí)施方式。然而,不需要按照特定實(shí)施方式中所描述的來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明(根據(jù)獨(dú) 立權(quán)利要求):尤其是,這些實(shí)施方式中示出的特征可以被省略或可以以在所附的實(shí)施方式 中未明確地示出的方式與其他實(shí)施方式中示出的其它特征結(jié)合。此外,在這些實(shí)施方式中 示出的單個(gè)特征自身已經(jīng)可以改善現(xiàn)有技術(shù)(即,不需要在這些實(shí)施方式中示出的其它特 征)。
[0006] 在權(quán)利要求1中描述根據(jù)本發(fā)明的方法。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明,所分離的基本結(jié)構(gòu)包括被支撐結(jié)構(gòu)和支撐結(jié)構(gòu)兩者。換句話說,通 常,被支撐結(jié)構(gòu)和支撐結(jié)構(gòu)都為(所分離的)基本結(jié)構(gòu)的組成部件,即,通常,被支撐結(jié)構(gòu)和 支撐結(jié)構(gòu)被配置成單件(該單件被表示為基本結(jié)構(gòu))。
[0008] 支撐結(jié)構(gòu)被配置成通過夾具牢固地保持以減薄被支撐結(jié)構(gòu)。下文,底座的表達(dá)或 夾器的表達(dá)用作夾具的表達(dá)的同義詞(即,可替選的詞)。然而,這兩種表達(dá)具有相同的意 思。
[0009] 該方法特別用于制備這樣的樣品:用于透射電子顯微鏡檢查的樣品、用于掃描電 子顯微鏡的樣品、用于透射電子背散射衍射的樣品、用于盧瑟福背散射衍射的樣品、用于彈 性反沖探測分析的樣品、用于X-射線吸收光譜的樣品或用于X-射線衍射的樣品。
[0010] 優(yōu)選地,被支撐結(jié)構(gòu)是桿,下文,該桿可替選地被表示為梁。該桿可以是懸臂梁,該 懸臂梁至少在其兩端中的一端處被支撐結(jié)構(gòu)支撐,優(yōu)選在其兩端處被支撐結(jié)構(gòu)支撐。優(yōu)選 地,通過夾具保持支撐結(jié)構(gòu)以執(zhí)行被支撐結(jié)構(gòu)的基于激光的減薄為將支撐結(jié)構(gòu)夾持在夾具 中。通過切割被支撐結(jié)構(gòu)的表面至少部分地將該被支撐結(jié)構(gòu)減薄優(yōu)選通過掠射其表面來執(zhí) 行。其中,優(yōu)選地,利用激光束切割(優(yōu)選地,掠射)被支撐結(jié)構(gòu)的表面中的側(cè)面中的至少一 個(gè)側(cè)面和/或正面中的至少一個(gè)正面、優(yōu)選的側(cè)面中的兩個(gè)相對的側(cè)面??商孢x地,在分離 步驟和減薄步驟中使用的激光束在下文表示為高能束。
[0011] 基板可以是基本上平坦的基板(例如圓片形的基板)。然而,原則上,非平坦的、基 本上任意形狀的基板的處理也是可行的。分離(在隨后的減薄之前執(zhí)行)意味著以激光切割 工藝形式、通過基于高能束的切割工藝,從基板切割出基本結(jié)構(gòu)(即,其幾何結(jié)構(gòu))。從該分 離或優(yōu)選地切割產(chǎn)生的被支撐結(jié)構(gòu)(尤其是懸臂梁)是具有(垂直于其縱向軸線看)優(yōu)選矩 形剖面或梯形剖面的細(xì)長體。然而,被支撐結(jié)構(gòu)(尤其是懸臂梁)的其它非細(xì)長形狀是可行 的。
[0012] 在分離步驟中,通過在(優(yōu)選細(xì)長的)主體的整個(gè)外周上去除基板材料而將該主體 制成為被支撐結(jié)構(gòu)(優(yōu)選地懸臂梁)。通常,被支撐結(jié)構(gòu)與支撐結(jié)構(gòu)連接,使得這兩個(gè)結(jié)構(gòu)由 相同的材料制成且形成同一單件的兩個(gè)部分。優(yōu)選地,懸臂梁僅在(沿著其縱向軸線看)其 兩個(gè)端部中的至少一個(gè)端部處連接至支撐結(jié)構(gòu)。所分離的基本結(jié)構(gòu)包括被支撐結(jié)構(gòu)(優(yōu)選 地懸臂梁)和通過與被支撐結(jié)構(gòu)連接而支撐該被支撐結(jié)構(gòu)的支撐結(jié)構(gòu)。換句話說,如果在隨 后的減薄步驟期間通過夾具保持(優(yōu)選地夾持)基本結(jié)構(gòu)的支撐結(jié)構(gòu),固定至基本結(jié)構(gòu)的被 支撐結(jié)構(gòu)(例如懸臂梁)也通過夾具而被不可移動地卡住。(在用于分離基本結(jié)構(gòu)的激光處 理期間,平坦的基板通常不被在減薄步驟期間使用的夾具保持:從圖7可以看出,在用于分 離的激光處理期間,第二夾具通常用于保持基板。已分離基本結(jié)構(gòu)后,該結(jié)構(gòu)從第二夾具移 動至將在減薄步驟期間使用的夾具且在減薄步驟開始之前夾緊在該夾具中)。
[0013] 因此,通常,基本結(jié)構(gòu)是自包含的整體結(jié)構(gòu),其包括被支撐結(jié)構(gòu)和支撐結(jié)構(gòu),其中, 被支撐結(jié)構(gòu)與支撐結(jié)構(gòu)一體地連接(兩者都從相同的工件加工),且其中,支撐結(jié)構(gòu)配置成 通過夾具保持。
[0014] 下文,以示例性的方式,通過夾具(底座)夾緊支撐結(jié)構(gòu)以用于減薄被支撐結(jié)構(gòu),來 描述將支撐結(jié)構(gòu)保持在夾具(或底座)中或通過夾具(或底座)保持支撐結(jié)構(gòu)。然而,這不受 限制:代替夾緊支撐結(jié)構(gòu),還可以將支撐結(jié)構(gòu)膠粘在夾具上、可以將支撐結(jié)構(gòu)膠粘在待犧牲 的基板(該基板隨后可以被夾具夾緊)上、或者可以利用夾具(通過部分真空或真空)吸住支 撐結(jié)構(gòu)和/或?qū)⒅谓Y(jié)構(gòu)吸在夾具上,以通過夾具保持支撐結(jié)構(gòu)。因此,支撐結(jié)構(gòu)通過外部 夾具保持且該支撐結(jié)構(gòu)又保持被支撐結(jié)構(gòu)。這對在激光減薄后極其脆弱的被支撐結(jié)構(gòu)賦予 穩(wěn)定性。
[0015] 在分離步驟后的減薄步驟(下文也表示為以基于激光的減薄形式的基于高能束的 減薄)中,通過將激光束照射到被支撐結(jié)構(gòu)(優(yōu)選懸臂梁)的外表面上使得該激光束切入該 外表面而激光處理被支撐結(jié)構(gòu)(優(yōu)選懸臂梁)的邊緣的至少部分(即,在其兩端部之間的其 外部表面的至少部分)。優(yōu)選地,以掠射方式將激光束照射到被支撐結(jié)構(gòu)(優(yōu)選地懸臂梁)的 外表面上(參見下文的切線入射的定義)。
[0016] 下文,分別利用桿和懸臂梁作為被支撐結(jié)構(gòu)的非限制性示例來進(jìn)一步描述本發(fā) 明。
[0017] 激光束切線入射至懸臂梁上意味著以基本上平行于懸臂梁的表面區(qū)域的方式將 激光束照射至該表面區(qū)域上,使得從該表面延伸直至懸臂梁的材料中的該表面下面的預(yù)定 深度進(jìn)行材料去除。基本上平行意味著在該表面區(qū)域(或者相應(yīng)地,該表面區(qū)域的切面)和 激光束的入射方向之間具有約±15°的最大傾斜角。在不限制權(quán)利要求的范圍的情況下, 下文基于所述切線入射來描述通過切入被支撐結(jié)構(gòu)的表面來減薄該被支撐結(jié)構(gòu)。
[0018] 作為高能束,使用激光束。恰好在激光器的輸出側(cè),激光束可以具有在1W和50W 之間的功率。通常,對于分離步驟和對于隨后的減薄步驟,使用相同的激光器(優(yōu)選具有不 同的輸出功率)。然而,對于這兩個(gè)步驟,也可以使用兩種不同的激光器。
[0019] 在減薄步驟中,通常,通過利用激光束掠射懸臂梁的側(cè)面來激光處理該懸臂梁的 側(cè)面。懸臂梁的側(cè)面為懸臂梁的平行于基板的平面設(shè)置的那些面,具有懸臂梁的基本結(jié)構(gòu) 從所述基板分離。因此,通常,激光束基本上平行于基板的平面而照射至懸臂梁上。然而, 原則上,還可以垂直于基板平面來減薄懸臂梁,即減薄懸臂梁的正面。正面是垂直于側(cè)面的 面(在分離步驟期間,如果激光束垂直照射到基板上),即,正面是在從基板分離基本結(jié)構(gòu)期 間產(chǎn)生的那些面。為了掠射懸臂梁的正面,在減薄步驟期間,需要將激光束垂直導(dǎo)向至懸臂 梁的基板平面上。懸臂梁的基板平面是在分離基本結(jié)構(gòu)之前基本結(jié)構(gòu)的與基板的平面對應(yīng) 的平面。
[0020] 待分離的基本結(jié)構(gòu)可以對應(yīng)于基本上圓形的盤或半圓形的盤,其可以在分離步驟 期間通過引入孔、幾何區(qū)域、蝕刻等來分割,以刻出懸臂梁的結(jié)構(gòu)(以及通過底座確保最佳 夾持的結(jié)構(gòu))。換句話說,在分離步驟期間執(zhí)行激光處理,使得其優(yōu)化用于隨后的在基于激 光的減薄步驟期間的激光處理的基本結(jié)構(gòu)。
[0021] 然而,通常,通過激光束的切線入射待引入至懸臂梁的結(jié)構(gòu)不需要基本上平行于 懸臂梁的側(cè)面和/或正面來引入。還可以通過旋轉(zhuǎn)底座來在一定的角度范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)(優(yōu)選 持續(xù)撥動)懸臂梁(以及夾緊的基本結(jié)構(gòu)),以降低由基于高能束的處理(例如基于激光束的 微加工)所施加的幕簾效應(yīng)。
[0022] 此外,根據(jù)本發(fā)明的兩階段激光處理促進(jìn)被支撐結(jié)構(gòu)的高度的精確調(diào)節(jié)。這允許 制造比以往可想象的更粗糙的或更適合于激光減薄的被支撐結(jié)構(gòu),例如,該桿(梁)甚至不 需要是立方體結(jié)構(gòu)但可以例如像拱橋或類似物。
[0023] 在權(quán)利要求2中描述根據(jù)本發(fā)明的方法的第一有利的特征。(可以根據(jù)權(quán)利要求 結(jié)構(gòu)以任意方式將這些特征與下文提到的其它從屬權(quán)利要求的其它有利的特征組合)。
[0024] 在權(quán)利要求3中描述根據(jù)本發(fā)明的方法的第二有利的特征。
[0025] 因此,為了進(jìn)一步減薄懸臂梁的已經(jīng)減薄的部分,優(yōu)選實(shí)現(xiàn)在從屬權(quán)利要求2和/ 或從屬權(quán)利要求3中描述的步驟。
[0026] 在利用離子束以大于0度的掠射角β (下文也表示為傾斜角β )照射已經(jīng)減薄的 部分后,從已經(jīng)通過基于激光的減薄而減薄的部分剩下楔形的剩余部分,在該楔形的尖端 的周圍區(qū)域中,該剩余部分有利地具有l(wèi)〇nm和100nm之間的厚度、優(yōu)選30nm和80nm之間 的厚度。然后,該剩下的剩余部分可以用作根據(jù)本發(fā)明的用于微觀結(jié)構(gòu)材料診斷的薄片樣 品(尤其作為透射電子顯微鏡薄片樣品)。
[0027] 因此,根據(jù)權(quán)利要求2和權(quán)利要求3,沿著在基于激光的減薄期間引入至懸臂梁的 側(cè)面(多個(gè)側(cè)面)的通道結(jié)構(gòu)(多個(gè)通道結(jié)構(gòu))的縱向方向基本上平行地(除了傾斜角β )照 射離子束,以進(jìn)一步減薄激光引入的通道之間(在其最薄的區(qū)域處)剩余的壁結(jié)構(gòu)。
[0028] 可以通過重型離子束源發(fā)射離子束。該源可以是在500eV和50keV之間操作的HF 源或ECR源。恰好在該源的輸出側(cè)處,離子束可以具有1013cnT2和1022cnT 2之間的初級離子 劑量密度。此外,可以使用通過等離子體源發(fā)射的等離子體射流,以產(chǎn)生離子束。該源可以 是常壓等離子體射流源。恰好在該源的輸出側(cè)處,等離子體射流可以具有l(wèi)〇 13cnT2和1022cnT2 之間的初級離子劑量密度。
[0029] 可以沿著引入至懸臂梁的側(cè)面(多個(gè)側(cè)面)的通道結(jié)構(gòu)(多個(gè)通道結(jié)構(gòu))的縱向方 向基本上平行地(除了傾斜角β )照射離子束,使得離子束的入射方向從懸臂梁的其上懸臂 梁未逐漸變細(xì)的一側(cè)朝向懸臂梁的其上懸臂梁逐漸變細(xì)的一側(cè)。
[0030] 還可以通過使用兩個(gè)離子束在已經(jīng)減薄的被支撐結(jié)構(gòu)的兩個(gè)相對的側(cè)面上同時(shí) 實(shí)現(xiàn)基于離子束的減薄后處理。
[0031] 如已描述的,懸臂梁的基板平面對應(yīng)于基板的在切掉基本結(jié)構(gòu)之前的先前的平 面。該平面可以是平行于基板的兩個(gè)相對的表面且位于這兩個(gè)表面之間的任意平面。然而, 在下文中,剛好位于基板的這兩個(gè)相對的平行表面中間的平面用作懸臂梁的基板平面(以 及相應(yīng)地,基板的平面)。對照在圖6b和圖6c中以虛線的方式示出的平面。
[0032] 在權(quán)利要求4中,展寬角2α是當(dāng)激光束入射到懸臂梁上時(shí)激光束擴(kuò)展的角度。 [0033] 優(yōu)選地,通過利用激光束沿著平行于懸臂梁的基板平面的方向掠射懸臂梁的兩個(gè) 相對的側(cè)面,在兩個(gè)相對的側(cè)面上的相同的位置(沿著懸臂梁的縱向延伸看)處減薄懸臂 梁。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn),可以使用分束器,在激光束入射到懸臂梁上之前,該分束器將激光束 分成兩部分激光束。這具有的優(yōu)點(diǎn)是:可以同時(shí)處理懸臂梁的兩個(gè)側(cè)面。另一方面,如在下 面的實(shí)施方式中更詳細(xì)地描述的,可以按照如下有利地使激光束的主束軸線相對于懸臂梁 的基板平面傾斜角度α :在第一側(cè)面的處理期間,使用預(yù)定角度α以抵消當(dāng)入射至懸臂梁 上時(shí)激光束的角度擴(kuò)展(使得可以平行于所處理的側(cè)面進(jìn)行減薄)。在處理兩個(gè)相對的側(cè)面 中的第二側(cè)面之前,懸臂梁(以及相應(yīng)地,懸臂梁的基板平面)相對于激光束沿著相反的方 向傾斜角度2 α。再次,這意味著在激光束的主束軸線和懸臂梁的基板平面之間具有傾斜角 α,使得兩個(gè)相對的側(cè)面中的第二側(cè)面的平行減薄也是可行的(對照下文圖5Β的描述)。
[0034] 在權(quán)利要求5中描述其它有利的特征。
[0035] 此外,在權(quán)利要求5中,懸臂梁的待被減薄的表面優(yōu)選是其側(cè)面。通過利用激光束 掠射這些表面而引入至這些表面中的通道結(jié)構(gòu)優(yōu)選具有(以權(quán)利要求3中描述的優(yōu)選排列) 環(huán)形部分的形狀或橢圓形部分的形狀(在垂直于懸臂梁的基板平面且垂直于通道結(jié)構(gòu)的縱 向方向的剖面中可見)。
[0036] 代替垂直于被支撐結(jié)構(gòu)(懸臂梁)的縱向延伸方向排列通道結(jié)構(gòu),還可以以相對于 被支撐結(jié)構(gòu)的不同的角度引入通道結(jié)構(gòu)。尤其是,可以以相對于被支撐結(jié)構(gòu)的不同的角度 引入不同的通道結(jié)構(gòu)。例如,在被支撐結(jié)構(gòu)的兩個(gè)相對的側(cè)面上,可以引入彼此交叉(或相 交)的兩個(gè)通道結(jié)構(gòu),如在DE102011111190A1中所描述。
[0037] 在權(quán)利要求6中描述其它有利的特征。
[0038] 因此,根據(jù)權(quán)利要求6,優(yōu)選地將多個(gè)通道結(jié)構(gòu)引入至懸臂梁的兩側(cè)(S卩引入到兩 個(gè)相對的側(cè)面)上,使得對于各引入的通道,以減薄的分割條的形式保留通道的面向懸臂梁 的基板平面的壁部分(下文也表示為剩余部分)。分割條保留在對稱地(相對于懸臂梁的基 板平面對稱地)引入至懸臂梁的相對的(側(cè))面上的兩個(gè)通道之間。分割條和剩余部分分別 可以具有(垂直于懸臂梁的基板平面可見的)數(shù)微米或數(shù)十微米的厚度
[0039] 在從屬權(quán)利要求7中描述其它有利的特征。
[0040] 根據(jù)權(quán)利要求7的第一替選方案,通道端部支撐部保持在通道結(jié)構(gòu)中的一些通道 結(jié)構(gòu)的(沿著相應(yīng)的通道結(jié)構(gòu)的縱向方向看)兩個(gè)端部中的一個(gè)端部處。優(yōu)選地,設(shè)置有這 樣的通道端部支撐部(以提高減薄的懸臂梁的穩(wěn)定性)的這些通道結(jié)構(gòu)是與懸臂梁的端部 相鄰的通道結(jié)構(gòu)。可以實(shí)現(xiàn)其通道端部支撐部具有不同的延伸(沿著相應(yīng)的通道結(jié)構(gòu)的縱 向方向)的不同的通道結(jié)構(gòu),即通道結(jié)構(gòu)具有不同的深度。優(yōu)選地,使通道端部支撐部的延 伸從懸臂梁的減薄的部分的外部邊界至其中心減小(通道結(jié)構(gòu)的深度相應(yīng)地增加)(即,如 果相對于該中心以對稱的方式引入減薄的部分,則從懸臂梁的兩個(gè)端部至懸臂梁的中心可 見)。
[0041] 根據(jù)權(quán)利要求7中描述的第二替選方案,優(yōu)選地,通過在分離步驟中堅(jiān)向照射基 板,懸臂梁的正面(這通常指窄側(cè))布置成垂直于懸臂梁的基板平面且因此垂直于其中引入 多個(gè)通道結(jié)構(gòu)的側(cè)面。"源自"指通過基于激光的材料去除而開始于懸臂梁的表面且引入到 懸臂梁材料的預(yù)定深度。
[0042] 在權(quán)利要求8中描述了所要求保護(hù)的方法的其它有利的特征,其中,有利地,實(shí)現(xiàn) 所有提到的特征。使用例如100微米或150微米的基板的材料厚度(其是激光束需要切割 的材料厚度,順便提一下,其是在透射電子顯微鏡檢查中所使用的常規(guī)樣品支撐件所容納 的最大厚度)具有的優(yōu)點(diǎn)是可以使用具有相對小的平均輸出功率的激光器。在分離步驟后, 在減薄被支撐結(jié)構(gòu)之前,基板可以被夾緊在底座中且可以通過螺栓固定。也可以使用其它 的底座,以在分離步驟之后夾緊基板(這樣的底座是本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知的)。
[0043] 在從屬權(quán)利要求9和從屬權(quán)利要求10中描述其它有利的特征。
[0044] 對于在本發(fā)明的分離步驟以及減薄步驟中的激光處理,可以使用飛秒激光器或皮 秒激光器(以及納秒激光器)。這些激光器僅具有至多數(shù)微米的熱有效區(qū)(對于納秒激光器; 對于飛秒激光器或皮秒激光器,該熱有效區(qū)具有至多幾百納米的尺寸)。有利地使用的激光 器的類型和波長可以是在l〇64nm下發(fā)射激光的二極管泵浦固態(tài)Nd :YAG激光器(在532nm 下頻率加倍或在355nm下頻率為三倍)、或者在約775nm至800nm下發(fā)射激光的鈦:寶石激 光器、或者在1030nm、515nm (兩倍)或343nm (三倍)下發(fā)射激光的YV04激光器。
[0045] 激光的注量(在分別入射至基板和懸臂梁的位置處)有利地大于待被加工的材料 的消融閾值,例如在〇. lj/cm2和lj/cm2之間。
[0046] 根據(jù)權(quán)利要求10的第二方面,可以圍繞所述第二軸線(還對照圖3)轉(zhuǎn)動基本結(jié) 構(gòu),以減小或避免不期望的幕簾效應(yīng)(Curtaining effect)。
[0047] 根據(jù)權(quán)利要求10的第二方面,為了通過夾具保持(或夾緊)基本結(jié)構(gòu)的支撐結(jié)構(gòu), 夾具(下文也表示為夾器)可以具有兩個(gè)夾爪,該兩個(gè)夾爪被配置成在其之間夾緊支撐結(jié)構(gòu) (或其一部分)。為了確?;窘Y(jié)構(gòu)相對于夾器且在夾器中的可靠的且不可移動的固定,即, 相對于夾器將基本結(jié)構(gòu)固定在限定的位置,基本結(jié)構(gòu)可以在其支撐結(jié)構(gòu)中設(shè)置有至少一 個(gè)、優(yōu)選至少兩個(gè)凹口。則夾爪可以設(shè)置有至少一個(gè)、優(yōu)選至少兩個(gè)對應(yīng)的接合部,該接合 部與凹口接合。在分離步驟期間,通過基于激光束在基板的表面中的足夠的移動來分別實(shí) 現(xiàn)基本結(jié)構(gòu)和支撐結(jié)構(gòu)的適當(dāng)?shù)男螤?,而引入凹口?br>
[0048] 根據(jù)本發(fā)明,為了實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的自懸臂梁的基于激光的材料去除(以完全按照所期 望的方式實(shí)現(xiàn)減薄部分的形狀),根據(jù)從屬權(quán)利要求10的兩個(gè)方面,有利的是使用所描述的 底座以相對于處理激光束夾緊、固定和定位具有支撐結(jié)構(gòu)和懸臂梁的基本架構(gòu),該處理激 光束通過波束形成器件(尤其是光學(xué)設(shè)備)來產(chǎn)生且移動,該波束形成器件包括聚焦光學(xué)器 件和光束偏轉(zhuǎn)器(例如檢流計(jì)式掃描器)(參見權(quán)利要求10),以實(shí)現(xiàn)所需的激光束以高精度 切線入射至懸臂梁上。
[0049] 根據(jù)權(quán)利要求11的優(yōu)選方面,保持框架是基板的已經(jīng)分離的部分或?qū)?yīng)于該基 板。保持框架包圍還未完全分離的基本結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地,保持基部在被支撐結(jié)構(gòu)所在的側(cè)且 鄰近于被支撐結(jié)構(gòu)連接保持框架與基本結(jié)構(gòu),而支撐結(jié)構(gòu)的一部分通過保持基部連接至保 持框架。
[0050] 在根據(jù)權(quán)利要求12的裝置中完成所有這些。
[0051] 其中,優(yōu)選地,波束形成器件包括聚焦光學(xué)器件和光束偏轉(zhuǎn)器。姿勢定義為基本結(jié) 構(gòu)(具有支撐結(jié)構(gòu)和懸臂梁)的位置和取向。
[0052] 聚焦光學(xué)器件可以實(shí)現(xiàn)為所謂的Varioscan,即光學(xué)器件包括聚焦透鏡,可以沿著 激光束的方向(基于線圈)以非常高的速度調(diào)節(jié)該聚焦透鏡。這種方式(即,移動樣品以適當(dāng) 地聚焦光束)變得不必要。
[0053] 優(yōu)選地,夾具保持支撐結(jié)構(gòu)使得高能束可以以無阻方式和/或以避免任何材料的 再沉積的方式切入待處理的被支撐結(jié)構(gòu)的表面。
[0054] 在權(quán)利要求13至權(quán)利要求15中描述根據(jù)本發(fā)明的裝置的有利的特征。
[0055] 根據(jù)權(quán)利要求13,在基于激光束的減薄之后,可以從夾具(用于利用激光束減薄被 支撐結(jié)構(gòu))去除具有支撐結(jié)構(gòu)和已減薄的被支撐結(jié)構(gòu)的所分離的基本結(jié)構(gòu),然后該基本結(jié) 構(gòu)被定位在基于離子束的刻蝕系統(tǒng)中,該基于離子束的刻蝕系統(tǒng)配置成執(zhí)行減薄后處理, 以進(jìn)一步減薄。
[0056] 此外,也可以將至少一個(gè)波束成形元件引入高能束的路徑中。利用該波束成形元 件,在激光束入射至待被處理的被支撐結(jié)構(gòu)上之前,可以以所需的方式使激光束的剖面成 形。
[0057] 例如,可以將圓柱形透鏡引入至高能束的射線路徑中,該圓柱形透鏡用于使激光 束剖面成形為橢圓形,該激光束剖面用于引入細(xì)長的(沿著被支撐結(jié)構(gòu)的縱向延伸方向看) 通道結(jié)構(gòu)(諸如細(xì)長的孔)。
[0058] 此外(或替選地),還可以將下列波束成形元件中的至少一個(gè)引入至高能束的路徑 中:
[0059] ?衍射元件,該衍射元件用于將(圓形)束的剖面改變?yōu)閮?yōu)選矩形形狀或方形形狀, 和/或
[0060] ?將激光束的高斯形輪廓改變?yōu)槠巾斝螤畹脑?br>
[0061] 此外,可以將至少一個(gè)分束器引入至高能束的路徑中,使得所產(chǎn)生的(例如,兩個(gè)) 部分激光束可以導(dǎo)向至被支撐結(jié)構(gòu)的兩個(gè)相對的側(cè)面上,以同時(shí)將通道結(jié)構(gòu)引入到這兩個(gè) 側(cè)面中。
[0062] 優(yōu)選地,待被用作光束發(fā)射單元的激光器可以是超短脈沖激光器,該超短脈沖激 光器產(chǎn)生超短激光脈沖(即皮秒脈沖或飛秒脈沖)。然而,在原則上(即使由于在被支撐結(jié)構(gòu) 的所處理的材料中產(chǎn)生的較大的熱影響區(qū)而不是優(yōu)選的),也可以使用產(chǎn)生短激光脈沖(即 納秒脈沖)的短脈沖激光器。
[0063] 在權(quán)利要求16至權(quán)利要求18中描述根據(jù)本發(fā)明的用于微觀結(jié)構(gòu)診斷的樣品。
[0064] 尤其是,在已根據(jù)從屬權(quán)利要求2制造的根據(jù)權(quán)利要求16的結(jié)構(gòu)中,利用同一結(jié) 構(gòu)(即利用被支撐結(jié)構(gòu))進(jìn)行利用激光束的減薄和隨后的已減薄的部分的基于離子的后減 薄。
[0065] 根據(jù)權(quán)利要求17和權(quán)利要求18,樣品還可以是半環(huán)形的支撐結(jié)構(gòu),在該支撐結(jié)構(gòu) 上安裝懸臂梁(作為被支撐結(jié)構(gòu))。
[0066] 與現(xiàn)有技術(shù)中已知的方法和裝置相比,本發(fā)明的用于制備用于微觀結(jié)構(gòu)材料診斷 的樣品的方法和裝置尤其具有以下優(yōu)點(diǎn)。
[0067] 由于包括支撐結(jié)構(gòu)和懸臂梁(該懸臂梁形成因減薄和減薄后處理(如果需要)而最 終產(chǎn)生的樣品的基礎(chǔ))且在本發(fā)明的分離步驟中被分離的基本結(jié)構(gòu)的特定形狀,因此在微 觀結(jié)構(gòu)材料診斷期間不需要用于將樣品安裝在樣品支架(例如,用于安裝/膠粘等的半環(huán)) 上的獨(dú)立的保持結(jié)構(gòu),這是因?yàn)橹谓Y(jié)構(gòu)自身可以用于該目的。
[0068] 可以實(shí)現(xiàn)用于待被分離的基本結(jié)構(gòu)(因此用于支撐結(jié)構(gòu)和懸臂梁)的幾乎任意形 狀?;窘Y(jié)構(gòu)的輪廓的細(xì)節(jié)可以作為基于CAD的跡線直接傳送至裝置的激光處理部件中。 可以使用有限元方法以評估懸臂梁的穩(wěn)定性(雖然在本發(fā)明的基于激光的減薄步驟期間已 考慮局部減薄)。由于將支撐結(jié)構(gòu)和懸臂梁結(jié)合在單個(gè)基本結(jié)構(gòu)中,因此可以確保利用一把 鑷子的安全操作?;窘Y(jié)構(gòu)的形狀的僅有的幾何限制起因于所使用的激光束的直徑(例如 約10微米)、定位激光束的精度(小于1微米)且取決于所使用的激光源、所引入的損傷區(qū)的 尺寸。
[0069] 通過機(jī)械制造步驟(例如,高精度鋸切、平行面磨削等)可以容易地制造待在分離 步驟中使用的優(yōu)選平坦的基板。使用厚度約100微米至150微米(而不是例如現(xiàn)有技術(shù)中 的用于實(shí)現(xiàn)充分的穩(wěn)定性所需的300微米至500微米的厚度)的基板使得可以使用具有小 的平均輸出功率的激光器類型,這降低成本(300微米至500微米的厚度可以實(shí)現(xiàn)為本發(fā)明 中的被支撐結(jié)構(gòu)的寬度)。
[0070] 可以基于機(jī)械夾緊和激光束的精確定位(例如通過利用光束偏轉(zhuǎn)器(尤其是檢流 計(jì)式掃描器)的偏轉(zhuǎn))來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的分離步驟和減薄步驟。因此,不需要昂貴的鉆具系統(tǒng) 和/或移動系統(tǒng)來處理基板。
[0071] 除此之外,本發(fā)明中使用的激光器系統(tǒng)還允許標(biāo)記基本結(jié)構(gòu)(或其支撐結(jié)構(gòu))。這 提高樣品的可追溯性。此外,可以容易地引入其它的結(jié)構(gòu)(諸如所提到的凹口),這允許在所 使用的底座中容易地處理或夾緊基本結(jié)構(gòu)。
[0072] 還可以按照本發(fā)明中的基板處理剖面樣品(例如,已基于通過在薄的基板上形成 多個(gè)分層的涂層而形成的夾層結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的剖面)??梢詫?shí)現(xiàn)基本結(jié)構(gòu)(以及因此在微觀結(jié)構(gòu) 材料診斷期間待檢查的懸臂梁)的任意取向。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0073] 下文,參照圖1至圖8描述本發(fā)明的特定的實(shí)施方式和特征。
[0074] 在附圖中:
[0075] 圖1是所需的基本結(jié)構(gòu)的基板照射和分離(部分地);
[0076] 圖2是在隨后的基于激光的減薄之前的所分離的基本結(jié)構(gòu);
[0077] 圖2a是圖2的待被分離的基本結(jié)構(gòu)的圖示;
[0078] 圖3是可以在基于激光的減薄期間使用的底座;
[0079] 圖4是根據(jù)本發(fā)明的基于激光的減薄步驟引入到基板的材料中的溝槽;
[0080] 圖5是在基于激光的減薄步驟期間如何在懸臂梁中實(shí)現(xiàn)垂直通道結(jié)構(gòu)的說明;
[0081] 圖6是在分離后和在基于激光的減薄后的懸臂梁;
[0082] 圖7是根據(jù)本發(fā)明的示例性裝置;
[0083] 圖8是根據(jù)本發(fā)明的另一示例性裝置。
[0084] 在附圖中,相同的附圖標(biāo)記對應(yīng)于相同的特征。
【具體實(shí)施方式】
[0085] 圖1示出由硅制成的厚度d=150微米的平坦的基板1。通過檢流計(jì)式掃描器10 (未示出,對照圖7 )偏轉(zhuǎn),532nm YV04激光器11 (未示出,對照圖7 )的激光束2以0. 8J/cm2 的注量被導(dǎo)向至基板1。通過利用檢流計(jì)式掃描器10在基板的平面內(nèi)偏轉(zhuǎn)激光束2,限定 待從基板1分離的基本結(jié)構(gòu)3 (對照圖2)的輪廓。圖1示出用于待從基板分離的這樣的基 本結(jié)構(gòu)的部件的示例;其中一些被標(biāo)記為和"3",同時(shí)表示標(biāo)簽的較后的數(shù)字可以 被引入基本結(jié)構(gòu)3的支撐結(jié)構(gòu)5 (圖2),用于允許不同的基本結(jié)構(gòu)3之間的更好的區(qū)分。
[0086] 從圖1可以看出,選擇激光束2的能量、波長、重復(fù)率和掃描速度,使得激光束2穿 透基板1的整個(gè)厚度d。用于有利的重復(fù)率和掃描速度的典型值分別為30kHz和100mm/ min〇
[0087] 圖2 (較暗部分,較亮部分示出其上放置有基本結(jié)構(gòu)的背景)是用于完成的基本結(jié) 構(gòu)3的示例,S卩,完全從基板1分離的基本結(jié)構(gòu)3?;窘Y(jié)構(gòu)3包括基本上半環(huán)形的支撐結(jié) 構(gòu)5,其中,在分離步驟期間,(在弧形部分的外圓周處的)兩個(gè)凹口 21a、21b已被引入基本 上相對的側(cè)處。這兩個(gè)凹口 21a、21b用來簡化通過底座6 (圖3)夾持基本結(jié)構(gòu)3的支撐結(jié) 構(gòu)5。凹口 21a、21b可以被引入(當(dāng)機(jī)械加工不同的基本結(jié)構(gòu)3時(shí)),使得各基本結(jié)構(gòu)3的 上邊緣(或相應(yīng)地,正面4e,對照圖3)以相同的絕對值突出(相對于底座6的表面,對照圖 3)。這簡化了處理,因?yàn)槠湓试S將激光束聚焦于待處理的各不同的基本結(jié)構(gòu)3的相同的位 置處。
[0088] 在與兩個(gè)凹口 21a、21b相對的一側(cè)處,即沿著支撐結(jié)構(gòu)5的半環(huán)的直徑,基本結(jié)構(gòu) 3包括具有基本上矩形剖面(垂直于所示平面,即垂著于懸臂梁4的基板平面la-對照圖6、 且垂直于懸臂梁4的縱向延伸L看)的懸臂梁4。因此,以包括元件4和元件5的一個(gè)單件 的形式制造基本結(jié)構(gòu)3,其中,懸臂梁4在其兩個(gè)相對的端部4a和4b處與基本上環(huán)形的支 撐結(jié)構(gòu)5的內(nèi)圓周連接。
[0089] 圖2中可見的懸臂梁4的朝上的面是在基于激光的減薄步驟中進(jìn)一步減薄的兩個(gè) 相對的側(cè)面中的一個(gè)側(cè)面(標(biāo)記為附圖標(biāo)記4c)。利用附圖標(biāo)記4e和4f標(biāo)記懸臂梁4的垂 直于側(cè)面4c和側(cè)面4d (對照圖6)排列的兩個(gè)正面。
[0090] 由于懸臂梁4 (以進(jìn)一步減薄的形式)最終導(dǎo)致所需的用于微觀結(jié)構(gòu)材料診斷的 樣品,因此在圖2中還提供附圖標(biāo)記P。
[0091] 圖2a的圖示出在圖2的基本結(jié)構(gòu)已完全從基板1分離(如圖2所示)之前的該基 本結(jié)構(gòu)的狀態(tài)。從圖2a中可以看出,基本結(jié)構(gòu)3仍然且唯一地通過兩個(gè)保持基部51a、51b 與保持框架IF連接,這兩個(gè)保持基部51a、51b與懸臂梁4的兩個(gè)相對的端部4a、4b (參見 圖2)相鄰。此處,保持框架1F是基板1的包圍基本結(jié)構(gòu)3的矩形部分,其中,基于激光加 工過程,保持框架1F已經(jīng)從基板1分離。然而,整個(gè)基板1也可以用作保持框架1F或可以 與保持框架1F相同。保持基部51a、51b在被支撐結(jié)構(gòu)4這一側(cè)且鄰近于被支撐結(jié)構(gòu)4將 保持框架1F和基本結(jié)構(gòu)3連接。兩個(gè)保持基部5la、5lb在仍然連接基本機(jī)構(gòu)3和保持構(gòu) 件1F時(shí)構(gòu)成支撐結(jié)構(gòu)5的一部分。
[0092] 在分離步驟的第一時(shí)段中,通過使用具有全功率(例如3W或10W)和20 μ m的光束 直徑的激光器11 (對照圖7和圖8)將基本結(jié)構(gòu)3的所有側(cè)從保持框架IF (除了兩個(gè)保持 基部51a、51b)分離。這種全功率加工具有的優(yōu)點(diǎn)是:基本結(jié)構(gòu)3的大部分的輪廓可以以 非??焖偾矣行У姆绞綇南鄳?yīng)地基板1和保持框架1F分離。在分離步驟的該第一時(shí)段期 間,保持框架和待被分離的基本結(jié)構(gòu)3暴露于壓縮空氣、N 2或稀有氣體的射流,以避免碎屑 沉積,即,避免在切割基本結(jié)構(gòu)3的輪廓時(shí)產(chǎn)生的碎屑回到基本結(jié)構(gòu),導(dǎo)致與切割激光束的 不期望的相互作用(尤其是在分離步驟的第二時(shí)段期間)。在分離步驟的該第一時(shí)段中,在 暴露于氣體射流期間,兩個(gè)保持基部51a、51b賦予基本結(jié)構(gòu)3所需的穩(wěn)定性(由此尤其防止 基本結(jié)構(gòu)由于氣體射流飛離和被損壞)。
[0093] 在分離步驟的第二時(shí)段中,減小激光器11的功率(例如減小至在上文描述的第一 時(shí)段中使用的激光器功率的約10%至50%)。此后,利用該激光器功率重新加工兩個(gè)正面4e、 4f的在分離步驟的第一時(shí)段期間所產(chǎn)生的比較粗糙的切割邊緣,以使該切割邊緣平滑。可 替選地,在分離步驟的利用高激光器功率的第一時(shí)段中,可以省略兩個(gè)正面4e、4f的產(chǎn)生, 使得利用較小的功率產(chǎn)生這些面4e、4f。在分離步驟的第二時(shí)段中,使用減小的功率以獲得 具有優(yōu)化的邊緣精度的切割。
[0094] 可替選地,在兩個(gè)時(shí)段之間可以改變其他激光器參數(shù)和/或工藝參數(shù)(包括但不 限于脈沖重復(fù)率、掃描速度、脈沖長度、光束尺寸),以實(shí)現(xiàn)沒有兩個(gè)正面4e、4f的基本結(jié)構(gòu) 的快速但粗糙的切割和正面4e、4f的更平滑的、更準(zhǔn)確的但較慢的切割。
[0095] 可選地,在分離步驟的該第二時(shí)段期間和/或在隨后的減薄步驟期間,將保持框 架和待被分離的基本結(jié)構(gòu)3暴露于壓縮空氣、N2或惰性氣體的射流,以避免碎屑沉積。
[0096] 最后,在分離步驟的第三時(shí)段期間,通過利用激光器11或通過挖出基本結(jié)構(gòu)3而 損壞支撐結(jié)構(gòu)5和框架1F之間的兩個(gè)保持基部51a、51b,將基本結(jié)構(gòu)3的所有側(cè)從保持框 架1F完全分離。
[0097] 如果Si用作基板1的材料,則兩個(gè)保持基部的寬度(平行于面4e、4f可見)25 μ m (或更大)足以提供對鼓風(fēng)的足夠的抵抗力。
[0098] 圖3示出了示例性底座6,該底座6被構(gòu)造成將基本結(jié)構(gòu)3的支撐結(jié)構(gòu)5夾持在該 底座的兩個(gè)夾爪6a、6b之間,以確保基本結(jié)構(gòu)3相對于底座6固定??梢栽趫D3a中看出, 夾爪之一,即夾爪6a,配置有兩個(gè)接合部22a、22b,這兩個(gè)接合部對應(yīng)于凹口 21a、21b且因 此成形為與這些凹口堅(jiān)向接合。另一個(gè)夾爪,即夾爪6b,設(shè)置有兩個(gè)突出部23a、23b,這兩 個(gè)突出部與接合部22a、22b相對且被構(gòu)造成使得在兩個(gè)夾爪6a、6b閉合時(shí)(水平地)接合 在接合部22a、22b中。在兩個(gè)夾爪6a、6b的閉合狀態(tài)(圖3b)中,已經(jīng)從上面移動至接合部 22a、22b的基本結(jié)構(gòu)3的支撐結(jié)構(gòu)5, 一方面被夾持在接合部22a、22b的壁部之間,另一方 面,被夾持在突出部23a、23b之間,以被(相對于底座6)固定在預(yù)定位置。
[0099] 如圖3a所示,可以設(shè)置多對接合部22和相應(yīng)的相對的多對突出部23,以相對于底 座6同時(shí)固定多個(gè)基本結(jié)構(gòu)3。
[0100] 圖3b示出底座6的閉合狀態(tài),其中,相對于底座6固定了三個(gè)不同的基本結(jié)構(gòu) 3a-3c。可以看出(未示出相應(yīng)的承座),(閉合的)底座6可以繞著水平傾斜軸線R至少部分 地傾斜(例如,傾斜±10° ),且還可以繞著另一水平軸線T傾斜(例如,也傾斜±7° ),所述 另一水平軸線T布置成垂直于所述傾斜軸線R。這允許基本結(jié)構(gòu)3a_3c在世界坐標(biāo)系中、相 對于所照射的激光束2分別以幾乎任意的姿勢而幾乎自由地定位。尤其地,懸臂梁4可以 定位成使得,垂直的側(cè)翼(對照圖5)也可以利用檢流計(jì)式掃描器(對照圖7和圖8)進(jìn)行切 害IJ。繞著軸線T和/或軸線R來回地傾斜也可以防止不期望的簾幕效果。
[0101] 基本結(jié)構(gòu)的厚度,例如,1〇〇微米到150微米,確保將基本結(jié)構(gòu)3夾持在底座6的 夾爪6a、6b之間而不損壞該基本結(jié)構(gòu)。凹口 21 (-方面)和接合部22和突出部23 (另一 方面)允許夾持用于樣品P的基本結(jié)構(gòu),使得支撐結(jié)構(gòu)的半徑對應(yīng)于夾爪6a的接合部22中 的半徑,因此支撐結(jié)構(gòu)在兩個(gè)夾爪6a、6b之間的精確定位和固定是可行的,且可以避免基 本結(jié)構(gòu)相對于底座6發(fā)生不期望的旋轉(zhuǎn)。被夾持的基本結(jié)構(gòu)3的姿勢然后限定了減薄激光 束2的入射角(如果需要的話,可限定用于后處理的另一減薄離子束的入射角)。夾爪6a、 6b中的在夾持支撐結(jié)構(gòu)的區(qū)域旁邊和下面的側(cè)向備用區(qū)相應(yīng)地防止鍍敷材料的再沉積和 防止損壞底座6。
[0102] 對于利用離子束進(jìn)行后減薄,已經(jīng)激光減薄的基本結(jié)構(gòu)(對照圖6)也可由不同的 底座保持,該底座由特定的離子束蝕刻系統(tǒng)(例如,現(xiàn)有技術(shù)已知的精密離子拋光系統(tǒng))提 供。然而,圖3的底座6可以在基于激光的減薄步驟期間以及在隨后的另外的減薄后處理 期間使用,所述隨后的另外的減薄后處理用以在離子束的幫助下進(jìn)一步減薄已經(jīng)激光減薄 的部分。
[0103] 圖5示出了如何實(shí)現(xiàn)分別用于待引入到懸臂梁的側(cè)面中的通道結(jié)構(gòu)的垂直的側(cè) 翼和側(cè)壁(即,所引入的結(jié)構(gòu)的與懸臂梁4的基板平面la平行的側(cè)翼,對照圖6)。換言之, 圖5示出了可以如何實(shí)現(xiàn)激光束相對于懸臂梁的側(cè)面的切線入射,其中,入射的激光束2的 邊界區(qū)域2b以平行的方式且以預(yù)定的深度掠射待被處理的懸臂梁4的表面。在圖5中,被 支撐結(jié)構(gòu)的基板平面la (對照圖6)可見為線(以剖視圖)。
[0104] 圖5a示出以下的情形:激光束2堅(jiān)向地且靠近一邊沿入射到懸臂梁4的表面(在 此為正面4e,對照圖6)上,該表面布置成垂直于待引入到懸臂梁4的側(cè)面4c的所需的側(cè) 翼。激光束2的中心束軸線2a和主束軸線2a (-方面)和由激光束2照射的正面4e (另 一方面)之間的角度因此等于90°。當(dāng)激光束2以圖5a中示出的方式聚焦到表面4e上時(shí) (對照圖7中的聚焦光學(xué)器件9),由于將激光束2耦合入構(gòu)建的側(cè)翼,產(chǎn)生波束展寬角2 α。 因此,如果主束軸線2a垂直于表面4e,即平行于懸臂梁4的基板平面la,即在軸線2a和平 面la之間沒有傾斜角度時(shí)(α=0°,對照圖5a),通過材料移除而引入到懸臂梁的表面4e 中的溝槽基本上具有V形形狀(對照圖4),其中,在所示的展寬角2 α =20°的情況中,被照 射的表面4e (-方面)和被引入到懸臂梁4的材料中的側(cè)翼(另一方面)之間的側(cè)翼角度為 90° + (波束展寬角2 α的一半)=1〇〇°。
[0105] 為了實(shí)現(xiàn)所引入的通道結(jié)構(gòu)7的垂直于正面4e、4f、即平行于側(cè)面4c、4d (其待利 用激光束以平行的方式切割)排列的側(cè)翼(對照圖6),激光束2的主束軸線2a需要相對于 懸臂梁4的基板平面la傾斜一傾斜角α,該傾斜角α等于入射在表面4e上的激光束2的 波束展寬角2α的一半。如圖5b所示,則側(cè)翼可以以側(cè)翼角90°引入到側(cè)面4c中。為了 在相對的側(cè)面4c和側(cè)面4d上都引入例如以多個(gè)通道結(jié)構(gòu)7的形式的垂直側(cè)翼(圖6),在利 用激光束2也掠射相對的側(cè)面4d之前(已經(jīng)借助于激光束2的邊界區(qū)域2b,在側(cè)面4c中 引入垂直的側(cè)翼),基本結(jié)構(gòu)3及其懸臂梁4需要(與底座6)相對于主束軸線2a沿著與圖 5b示出的傾斜狀態(tài)相反的方向傾斜角度2 α (相對于在已傾斜角度α的狀態(tài)中的懸臂梁4 所看)。此后(以及在基本結(jié)構(gòu)3和底座6的適當(dāng)平移之后),入射的激光束2的邊界區(qū)域2b 可以再次用來將其它的垂直的側(cè)翼切割到懸臂梁4的側(cè)面4d中。因此,沿著兩個(gè)相反的方 向以土 α傾斜懸臂梁4允許將垂直的側(cè)翼引入至兩個(gè)相對的側(cè)面4c、4d上。
[0106] 因此,基于激光的減薄步驟可以對懸臂梁4的兩個(gè)側(cè)面執(zhí)行,以進(jìn)一步(以平面平 行的方式)減小樣品P的厚度(即,進(jìn)一步將懸臂梁4的將構(gòu)成樣品的區(qū)域的厚度減小為基 本上小于基板1的厚度d)。例如,對于基板厚度d=150微米,從兩側(cè)引入薄通道結(jié)構(gòu)(圖6) 可以將剩余部分8中的樣品厚度減小至值d min〈20微米。通過檢流計(jì)式掃描器10進(jìn)行偏轉(zhuǎn) (圖7),激光束可以以相同的傾斜角α (例如10° )導(dǎo)向至懸臂梁的正面上兩次,但是通過 使懸臂梁4和其平面la (相對于主束軸線2a)沿著兩個(gè)相反的方向傾斜,如圖5b所示。因 此,可以避免以下這樣的復(fù)雜產(chǎn)生平行的切割間隙:采用使用可傾斜的且可旋轉(zhuǎn)的鉆頭的 專用光學(xué)器件,使得入射束2同時(shí)地傾斜和旋轉(zhuǎn)至適當(dāng)?shù)奈恢?-1和2-2 (見圖5c)。如圖 5b中所示,根據(jù)本發(fā)明,在利用使懸臂梁傾斜兩次、即在相反的方向傾斜兩次的兩步方法 時(shí),用以實(shí)現(xiàn)平行于之前的側(cè)面4c、4d排列的剩余部分8的簡單的減薄(對照圖6)是可行 的。
[0107] 因此,在技術(shù)上僅需使基本結(jié)構(gòu)傾斜其平面la和主束軸線2a之間的限定角α。 為了確定所需的傾斜角α (其取決于入射的激光束2的幾何學(xué)參數(shù)),以下過程是可行的: 在從基板1分離基本結(jié)構(gòu)之前或之后,利用激光束2向基板1鉆多個(gè)孔。然后可以關(guān)于以 下方面對這些孔進(jìn)行光學(xué)監(jiān)測(借助于基于攝像機(jī)的監(jiān)測系統(tǒng)):一方面,基板1的激光束2 所入射到的表面上的孔直徑,另一方面,基板1的相對的表面(輸出側(cè))上的孔直徑。然后, 所需的傾斜角α可以根據(jù)這些不同的孔直徑進(jìn)行計(jì)算。
[0108] 圖6a示出在本發(fā)明的分離步驟和基于激光的減薄步驟之后(以及在利用離子束 進(jìn)行的可能的另外的后處理減薄之前)的懸臂梁4的側(cè)視圖,圖6b和圖6c示出該懸臂梁4 的鳥瞰圖。示出了多個(gè)平行的通道結(jié)構(gòu),該通道結(jié)構(gòu)具有不同延伸程度(即,在懸臂梁4的 材料中有不同通道深度)的通道端部支撐部20。不同的通道深度提高了所示出的減薄后的 懸臂梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在圖6中,盡管所述多個(gè)通道結(jié)構(gòu)7引入成完全平行于懸臂梁4的 中心平面la,但略微呈楔形的側(cè)翼(S卩,引入通道結(jié)構(gòu)7的不完全平行于平面la而是略微傾 斜的壁,)可以額外地提高所示出的懸臂梁的穩(wěn)定性。
[0109] 圖6示出具有矩形剖面的懸臂梁4的基于激光的減薄(從與懸臂梁4的縱向延伸 方向L垂直的方向觀察)。懸臂梁4的垂直于懸臂梁4的中心平面(基板平面la)的厚度 d=150微米倆個(gè)相對的側(cè)面4c、4d之間的距離)。在所示的結(jié)構(gòu)中,懸臂梁的寬度w (在兩 個(gè)正面4e、4f之間的距離,即懸臂梁4在平面la中且垂直于縱向延伸方向L的延伸程度) 為w=200微米。懸臂梁4的兩個(gè)端部4a、4b (即與支撐結(jié)構(gòu)5連接的部分)(以及支撐結(jié)構(gòu) 5)僅部分地不出。
[0110] 沿著縱向延伸方向L,平行于平面la且在兩個(gè)相對的側(cè)面4c、4d上,通過使激光 束2入射掠射在兩個(gè)相對的面4c、4d上,在懸臂梁4的表面4c、4d中已切割有多個(gè)通道結(jié) 構(gòu)7a-7f。為了引入通道結(jié)構(gòu)7,入射的激光束已定位成使得,在對懸臂梁4的材料的中心 處進(jìn)行基于激光的減薄(沿著懸臂梁4的厚度方向d看)之后剩下的剩余部分8相對于中心 平面la以對稱的方式保留(尤其對照圖6b和圖6c)。已經(jīng)引入在懸臂梁4的兩側(cè)上的兩組 通道結(jié)構(gòu)7x-l、7x-2排列成(在L方向看)相對于懸臂梁4的兩個(gè)相對的端部4a、4b呈對稱 方式。沿著L方向看,在面4c和面4d的每一個(gè)面上,已經(jīng)引入通道結(jié)構(gòu)7使得通道結(jié)構(gòu)7 的縱向方向D布置成垂直于縱向延伸方向L且平行于平面la。引入到面4c中的通道結(jié)構(gòu) 由7a-2、7b-2…表示,在相對側(cè)的面4d中的通道結(jié)構(gòu)由7a-l、7b-l···表示,同一側(cè)面上直接 相鄰的通道結(jié)構(gòu)(例如,結(jié)構(gòu)7a-l、7b-l)以以下這樣的并排的方式引入:在本情況下,通道 結(jié)構(gòu)的直徑(垂直于縱向方向D的剖面延伸)為10微米到20微米。沿著方向L觀看的兩個(gè) 直接相鄰的通道結(jié)構(gòu)的中心具有20微米到50微米、或者更小、或者更大的距離。
[0111] 通道結(jié)構(gòu)7的這種引入致使在兩個(gè)相對的面的每對相對的通道結(jié)構(gòu)之間保留壁 部分8a、8b、…(例如,在面4d的通道結(jié)構(gòu)7a_l (-方面)和面4c的通道結(jié)構(gòu)7a_2 (另一 方面)之間的壁部分8a),在本情況中其具有最小厚度4^=0. 5微米到10微米(對照圖6c)。
[0112] 沿著懸臂梁4的寬度方向w看(即沿著通道結(jié)構(gòu)7的縱向方向D看),通道結(jié)構(gòu)7 以不同的深度引入到懸臂梁4的材料中:僅(基本上)中心的通道結(jié)構(gòu)7c-l、7c-2在懸臂梁 4的整個(gè)寬度w中引入。在兩面4c、4d的通道結(jié)構(gòu)7a、7b、7d、7e和7f的另一側(cè)(即底部的 正面4f)上,通過不去除懸臂梁的材料,而在所述基于激光的減薄之后留下通道端部支撐部 20a、20b、…,以進(jìn)一步穩(wěn)定所示的激光減薄的結(jié)構(gòu)。(沿著方向L看)從中心到兩個(gè)外側(cè), 通道結(jié)構(gòu)7的通道端部支撐部20的高度近似線性地增大。
[0113] 在利用離子束進(jìn)行減薄后處理期間,可以沿著引入到懸臂梁4的側(cè)面4c、4d中的 通道結(jié)構(gòu)7的縱向方向基本上平行地(除了傾斜角β之外)輻射離子束,使得離子束的入射 方向從懸臂梁(即桿)4的底側(cè)(面4f)指向頂側(cè)(面4e),即從懸臂梁4的面4f (在該面上, 懸臂梁4未逐漸變細(xì))朝向懸臂梁4的面4e (在該面上,懸臂梁逐漸變細(xì),20a、20b…)。
[0114] 然而,當(dāng)將具有弧形形狀(沿著L看)且在兩端4a、4b處加厚的被支撐結(jié)構(gòu)4或懸 臂梁分離時(shí),通道結(jié)構(gòu)7也可被引入到梁4的材料中,具有相同的深度,而不減弱減薄的結(jié) 構(gòu)的穩(wěn)定性。
[0115] 如前所述,為了進(jìn)一步減薄已減薄的剩余部分8,可以使用例如以銳角照射到該剩 余部分8上的離子束。
[0116] 圖6示出,如果具有不同深度的平行的通道7被引入到懸臂梁4的材料中,則減薄 的剩余部分8可以被穩(wěn)定。所示出的結(jié)構(gòu)兼容于基于離子束的后減薄,所述離子束基本上 沿著方向D、但相對于平面la有略微傾斜的角度而輻射。因此,所示出的結(jié)構(gòu)可以用于聚 焦離子束減薄系統(tǒng)中的進(jìn)一步減薄。當(dāng)提供了多個(gè)減薄的部分8時(shí),可以在聚焦離子束系 統(tǒng)中幾乎同時(shí)產(chǎn)生多個(gè)電子束透射(進(jìn)一步減薄的)部分。利用該進(jìn)一步的基于離子束的減 薄,激光減薄的部分8可以進(jìn)一步減薄至近似lOnm到lOOnm的厚度d。
[0117] 還可以實(shí)現(xiàn)沿著方向D具有楔形側(cè)翼的平行通道7或截頭錐體通道,以進(jìn)一步穩(wěn) 定所示的結(jié)構(gòu)??梢越惶娴貜纳蟼?cè)(面4e)和從下側(cè)(面4f)引入通道結(jié)構(gòu)7, S卩,交替地在 相對的端部提供通道端部支撐部20 (在方向D看)?;陔x子束的后減薄可以利用任意的 離子束系統(tǒng)、尤其基于寬離子束或聚焦的離子束的離子束系統(tǒng)而進(jìn)行。
[0118] 在上述激光處理中,可以實(shí)現(xiàn)剩余部分8的厚度dmin在5微米到15微米(然而,在 現(xiàn)有技術(shù)中,僅可以實(shí)現(xiàn)具有近似二倍到四倍高的最小厚度d min的結(jié)構(gòu))。因此,利用本發(fā) 明,利用離子束的對剩余部分8進(jìn)行的后減薄可以更快地進(jìn)行。
[0119] 圖7示出用于制造樣品P的一個(gè)可行的裝置的結(jié)構(gòu),所述制備樣品P即,激光處理 基板1以及激光減薄懸臂梁4 (后續(xù)的利用離子束的后減薄未示出)。
[0120] 激光器11的激光束2照射到聚焦光學(xué)器件9 (優(yōu)選地,包括Varioscan聚焦透鏡) 上,在聚焦光學(xué)器件9的光束輸出側(cè),進(jìn)入光束偏轉(zhuǎn)器10 (這里是檢流計(jì)式掃描器10)。該 聚焦光學(xué)器件9和掃描器10 (以及波束成形元件31,見下文)構(gòu)成了波束形成器件(這里是 光學(xué)器件)12,該波束形成器件12位于激光器11的光程中,激光器11用以照射基板1和懸 臂梁4以處理這些元件1、4。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言,具有兩個(gè)可旋轉(zhuǎn)的偏轉(zhuǎn)鏡10a、10b 的檢流計(jì)式掃描器10的結(jié)構(gòu)是公知的。代替使用檢流計(jì)式掃描器10來使激光束2相應(yīng)地 相對于基板1和懸臂梁4偏轉(zhuǎn),也可以使用x-y-z工作臺(未示出)來使基板1和懸臂梁4 分別相對于激光束2的瞬時(shí)位置和取向平移。
[0121] 在激光器11和聚焦光學(xué)器件9之間,光束擴(kuò)展器30 (例如,望遠(yuǎn)鏡)被引入在激光 束2的路徑中,從而以所需的方式限定激光束2的光點(diǎn)直徑。在聚焦光學(xué)器件9和檢流計(jì) 式掃描器10之間,光束成形元件31 (這里是柱面透鏡)被引入在激光束2的路線中,從而 以所需的方式(這里為橢圓形)限定激光束2的剖面形狀(且因此限定待引入到懸臂梁4中 的通道結(jié)構(gòu)7的剖面形狀)。
[0122] 在分離步驟期間,激光束2 (利用掃描器10)被偏轉(zhuǎn)2'到基板1的表面上并沿著 待分離的基本結(jié)構(gòu)3的輪廓而在該表面上移動(待從基板1分離的支撐結(jié)構(gòu)的輪廓用5'表 示,以及待從基板1分離的懸臂梁的輪廓用4'表示)。為了避免基板1相對于檢流計(jì)式掃 描器10的殼體發(fā)生不期望的移動,設(shè)置第二底座13,該第二底座使用扣件13a、13b來將基 板1固定在其表面上(這樣的底座13對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是公知的)。
[0123] 在完成分離步驟后,即在(通過操作員手動地或利用適當(dāng)?shù)亩ㄎ幌到y(tǒng)自動地)將完 成的基本結(jié)構(gòu)3夾持在底座6的兩個(gè)夾爪6a、6b中(圖3)之后,支撐結(jié)構(gòu)5 (且因此,以及 懸臂桿4)被底座6固定。由于凹口 21a、21b,懸臂梁4的上邊沿被以預(yù)定的距離定位在底 座6的上表面的上方。然后,在激光減薄步驟中,激光束2可以按照需要偏轉(zhuǎn)2"在懸臂梁4 的表面上,以產(chǎn)生圖6中示出的結(jié)構(gòu)。懸臂梁4 (一方面)和入射在懸臂梁上的激光束2'、 2"(另一方面)之間的相對移動一方面基于掃描器10的可旋轉(zhuǎn)鏡10a、10b的偏轉(zhuǎn)且另一方 面通過傾斜和/或旋轉(zhuǎn)基本結(jié)構(gòu)3和底座6 (對照圖3中的底座的軸線T和軸線R)來以所 需的方式限定。
[0124] 在圖7的裝置中沒有示出壓縮空氣噴灌和/或吸入系統(tǒng)、觀察系統(tǒng)(包括用于視覺 檢測的數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的視覺系統(tǒng),對照圖8)以及控制系統(tǒng)(個(gè)人計(jì)算機(jī)等),該控制系統(tǒng)用以 控制所有的系統(tǒng)部件以及控制根據(jù)本發(fā)明的方法的步驟期間的的處理。僅需要將完成的基 本結(jié)構(gòu)3從第二底座13傳輸?shù)降鬃?的手動交互(如果不存在可行的自動傳送的話)。通 過有限元模擬(FEM)支持,樣品的穩(wěn)定性可以被評估以優(yōu)化在基于激光的減薄處理(以及利 用離子束的后減薄)期間產(chǎn)生的樣品的幾何結(jié)構(gòu)。
[0125] 所示出的裝置可以直接在現(xiàn)有的離子束蝕刻系統(tǒng)中內(nèi)在地實(shí)現(xiàn),例如,在現(xiàn)有技 術(shù)已知的精密離子拋光系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)(然后,激光束2以適當(dāng)?shù)姆绞今詈先朐撓到y(tǒng))。在真空 下進(jìn)行激光加工應(yīng)當(dāng)是有利的,但是實(shí)現(xiàn)到真空系統(tǒng)中是較昂貴的。
[0126] 根據(jù)本發(fā)明的裝置和方法還可以引入到用于利用聚焦的離子束(Ga_離子源或高 速惰性氣體離子源)加工基板的系統(tǒng)中。
[0127] 本發(fā)明以普遍的方式應(yīng)用于加工平面基板的領(lǐng)域中。可以產(chǎn)生可以容易地處理的 穩(wěn)定樣品?;诒景l(fā)明,樣品還可利用激光束進(jìn)行標(biāo)記以避免樣品混淆。所述裝置可以以 有限的成本實(shí)現(xiàn)。需要在利用離子束的后減薄之前執(zhí)行的方法可以被本發(fā)明替代,其中,與 被替換的方法相比,本發(fā)明的步驟可以更快地執(zhí)行(幾分鐘,而不是4-8小時(shí))。
[0128] 圖8示出用以制造樣品P的另一可行裝置的結(jié)構(gòu),制造樣品P S卩,激光處理基板1 以及激光減薄懸臂梁4 (隨后的利用離子束的后減薄未示出)。基本上,該裝置與圖7中示 出的裝置相同,因此僅描述不同之處(因此,也示出了檢流計(jì)式掃描器10的光束輸出側(cè))。
[0129] 根據(jù)圖8a,在分離步驟期間,第二底座13位于掃描器10的下方。在完成分離步 驟之后,移走第二底座13 (以及基板1的剩余部分),引入底座6,將基本結(jié)構(gòu)3夾持在底座 6中且進(jìn)行減薄步驟的激光處理(圖8b)。32表示觀察系統(tǒng)(包括數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的視覺系統(tǒng))。 系統(tǒng)32可以用于在分離步驟期間視覺檢查基板1以及在激光減薄步驟期間視覺檢查懸臂 梁4。尤其,在激光減薄步驟期間、之前和之后,可以利用該系統(tǒng)控制懸臂梁4的定位。在 激光減薄期間,使被夾持的基本結(jié)構(gòu)3及其懸臂梁4繞著軸線T來回傾斜避免了不期望的 簾幕效應(yīng)。通過繞著軸線R (略微)傾斜懸臂梁4來進(jìn)行側(cè)面4c、4d相對于入射光束2'、2" 的陡度的控制。
[0130] 本發(fā)明還可用來加工以剖面樣品形式的或梯度材料形式的基板1。尤其,還可以 控制樣品在不同的位置處的均勻性。通道結(jié)構(gòu)7可以正交地和對角地(S卩,以交叉方式)引 入。另外地(在附圖中未示出),可以使用分束器以同時(shí)將兩個(gè)(部分)光束以掠射的方式導(dǎo) 引到懸臂梁4的兩個(gè)相對的側(cè)面4c、4d上。這避免了需要將懸臂梁4在相反的方向上以角 度土 α傾斜兩次,以加工兩個(gè)相對的側(cè)面。所描述的激光處理還可以容易地用以標(biāo)記基本 結(jié)構(gòu)(例如,以US7095024B2中描述的方式)。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于制造用于微觀結(jié)構(gòu)材料診斷的樣品P的方法,包括: 通過利用作為高能束的激光束照射基板(1)將基本結(jié)構(gòu)(3)從所述基板(1)分離,使得 分離的所述基本結(jié)構(gòu)(3)包括被支撐結(jié)構(gòu)(4)和支撐結(jié)構(gòu)(5),其中,所述被支撐結(jié)構(gòu)(4)由 所述支撐結(jié)構(gòu)(5 )支撐,且其中,所述支撐結(jié)構(gòu)(5 )被構(gòu)造成通過夾具(6 )固定,以及 通過利用激光束(2)切割所述被支撐結(jié)構(gòu)(4)的表面來至少部分地減薄所述被支撐結(jié) 構(gòu)⑷。
2. 根據(jù)前一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法,其特征在于, 在所述被支撐結(jié)構(gòu)(4)的基于激光束的減薄之后,進(jìn)行減薄后處理,以進(jìn)一步減薄所述 被支撐結(jié)構(gòu)(4)的一部分或多個(gè)部分,所述一部分或多個(gè)部分已在所述基于激光束的減薄 中通過所述激光束(2)的切割入射而減薄, 其中,所述減薄后處理通過離子束蝕刻所述被支撐結(jié)構(gòu)(4)的所述一部分或多個(gè)部分 和/或通過利用離子束照射所述被支撐結(jié)構(gòu)(4)的所述一部分或多個(gè)部分而執(zhí)行,所述一 部分或多個(gè)部分已通過利用所述激光束(2)的切割入射而減薄。
3. 根據(jù)前一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法,其特征在于, 在所述被支撐結(jié)構(gòu)(4)的所述基于激光束的減薄之后,進(jìn)行所述減薄后處理,以進(jìn)一 步減薄在所述基于激光束的減薄之后保持在引入到所述被支撐結(jié)構(gòu)(4)的兩個(gè)相對的側(cè)面 (4c,4d)中且彼此相對的兩個(gè)通道結(jié)構(gòu)(7a-l,7a-2, 7b-l,7b-2,...)之間的一個(gè)剩余部分 或多個(gè)剩余部分(8a,8b,...),和/或 其特征在于,所述離子束照射到所述被支撐結(jié)構(gòu)(4)的已通過以下方式中的至少一種 方式、優(yōu)選地所有方式的切割而減薄的所述一部分或多個(gè)部分上和/或中: 以聚焦的離子束或?qū)掚x子束, 利用切線入射,和/或 利用所述被支撐結(jié)構(gòu)(4)的所述基板平面(la)和所述離子束的主束軸線之間的掠射 角β>〇°,優(yōu)選地,β彡2°且β彡15°,優(yōu)選地β=4°。
4. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法,其特征在于, 以入射的所述激光束(2 )的邊界區(qū)域(2b,2b ')沿著與所述被支撐結(jié)構(gòu)(4)的所述基板 平面(la)平行的方向切割、優(yōu)選地掠射所述被支撐結(jié)構(gòu)(4)的方式,通過將所述激光束(2) 照射到所述被支撐結(jié)構(gòu)(4)上來減薄所述被支撐結(jié)構(gòu)(4), 其中,優(yōu)選地,所述激光束(2)的所述主束軸線(2a)相對于所述被支撐結(jié)構(gòu)(4)的所 述基板平面(la)傾斜所述激光束(2)的展寬角2α的一半和/或傾斜角度α>0°、優(yōu)選地 α彡5°且α彡20°、優(yōu)選地α彡8°且α彡12°、優(yōu)選地α =10°。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法,其特征在于, 通過由于激光束引起的材料移除來將至少一個(gè)、優(yōu)選地多個(gè)通道結(jié)構(gòu)(7a,7b,...)引 入到所述被支撐結(jié)構(gòu)(4)的表面中、優(yōu)選地引入到所述被支撐結(jié)構(gòu)(4)的所述側(cè)面中的至 少一個(gè)側(cè)面和/或所述正面(4e,4f)中的至少一個(gè)正面中、優(yōu)選地引入到所述被支撐結(jié)構(gòu) (4)的兩個(gè)相對的側(cè)面(4c,4d)中,來減薄所述被支撐結(jié)構(gòu)(4), 其中,優(yōu)選地,所述通道結(jié)構(gòu)(7a,7b,...)的縱向方向D布置成垂直于所述被支撐結(jié)構(gòu) (4)的縱向延伸方向L。
6. 根據(jù)前一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法,其特征在于, 沿著所述被支撐結(jié)構(gòu)(4)的所述縱向延伸方向L看,多個(gè)通道結(jié)構(gòu)(7a,7b,...)彼此 平行地且以彼此間隔開的關(guān)系引入到所述被支撐結(jié)構(gòu)(4)的表面中、優(yōu)選地被引入到所述 被支撐結(jié)構(gòu)(4)的所述側(cè)面中的至少一個(gè)側(cè)面中、優(yōu)選地被引入到所述被支撐結(jié)構(gòu)(4)的 所述兩個(gè)相對的側(cè)面(4c,4d)中, 其中,優(yōu)選地,當(dāng)以此方式將多個(gè)通道結(jié)構(gòu)(7a,7b,...)引入到所述被支撐結(jié)構(gòu)(4)的 所述兩個(gè)相對的側(cè)面(4c,4d)中時(shí),對于引入到所述兩個(gè)相對的側(cè)面(4c,4d)中的一個(gè)側(cè) 面(4c)中的每一通道結(jié)構(gòu)(7a-l、7b-l、…),另一通道結(jié)構(gòu)(7a-2,7b-2,...)以相對于所 述被支撐結(jié)構(gòu)(4)的所述基板平面(la)對稱的方式引入到所述兩個(gè)相對的側(cè)面(4c,4d)中 的另一個(gè)側(cè)面(4d)中。
7. 根據(jù)前一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法,其特征在于, 所述多個(gè)通道結(jié)構(gòu)(7a、7b、…)被引入到所述被支撐結(jié)構(gòu)(4)的所述側(cè)面中,使得所述 通道結(jié)構(gòu)(7a、7b、…)中的至少一個(gè)通道結(jié)構(gòu)沿著相應(yīng)的通道結(jié)構(gòu)的縱向方向D看,未沿 著所述被支撐結(jié)構(gòu)(4)的整個(gè)延伸寬度w引入,其中,優(yōu)選地,所述兩個(gè)相對的側(cè)面(4c、4d) 兩者的相鄰于所述被支撐結(jié)構(gòu)(4)的端部(4a,4b)引入的那些通道結(jié)構(gòu)(7a、7b、…)未沿 著所述被支撐結(jié)構(gòu)(4)的所述整個(gè)延伸寬度w而引入,和/或 其特征在于,所述多個(gè)通道結(jié)構(gòu)(7a,7b,…)被引入到所述被支撐結(jié)構(gòu)(4)的側(cè)面中, 使得沿著相應(yīng)的通道結(jié)構(gòu)的縱向方向D看,通道結(jié)構(gòu)源自于所述被支撐結(jié)構(gòu)(4)的兩個(gè)正 面(4e,4f)、優(yōu)選地交替地源自于所述被支撐結(jié)構(gòu)(4)的一個(gè)正面(4e)和另一個(gè)正面(4f)。
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法,其特征在于, 所述基板(1)的垂直于所述基板平面(la)的厚度和/或所述被支撐結(jié)構(gòu)(4)的垂直 于所述被支撐結(jié)構(gòu)(4)的所述基板平面(la)的厚度d在50 μ m和500 μ m之間、優(yōu)選地在 100 μ m和250 μ m之間、優(yōu)選地為150 μ m,包括極限值,和/或 其特征在于,所述基板(1)是平行面磨削板, 和/或 其特征在于,所述被支撐結(jié)構(gòu)(4)的寬度w,即所述被支撐結(jié)構(gòu)(4)的垂直于其縱向延 伸方向L且垂直于其厚度d的尺寸,在100 μ m和2500 μ m之間、優(yōu)選地在200 μ m和1000 μ m 之間,優(yōu)選地500 μ m,且包括極限值。
9. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法,其特征在于, 所述被支撐結(jié)構(gòu)(4)的通過在所述基于激光束的減薄中的所述激光束(2)的切割入 射、優(yōu)選地切線入射而減薄的所述部分,優(yōu)選地在所述基于激光束的減薄之后保持在引 入到所述被支撐結(jié)構(gòu)(4)的所述兩個(gè)相對的側(cè)面(4c,4d)中且彼此相對的兩個(gè)通道結(jié)構(gòu) (7a-l,7a-2, 7b-l,7b-2,…)之間的一個(gè)剩余部分或多個(gè)剩余部分(8a,8b,…)具有垂直 于所述被支撐結(jié)構(gòu)(4)的所述基板平面(la)的最小厚度,所述最小厚度d min在0. 5 μ m 和50 μ m之間、優(yōu)選地在5 μ m和20 μ m之間,包括極限值。
10. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法,其特征在于, 在從所述基板分離所述基本結(jié)構(gòu)(3)之后,所述激光束(2)在被照射到所述被支撐結(jié) 構(gòu)(4)上之前,通過聚焦光學(xué)器件(9)聚焦和/或通過檢流計(jì)式掃描器(10)進(jìn)行偏轉(zhuǎn)和/ 或利用x-y-z工作臺或掃描臺使所述被支撐結(jié)構(gòu)相對于入射的所述激光束(2)移動,以在 所述基于激光束的減薄期間實(shí)現(xiàn)所述激光束(2)切割入射、優(yōu)選地切線入射到所述被支撐 結(jié)構(gòu)(4)上,和/或 其特征在于,在從所述基板分離所述基本結(jié)構(gòu)(3 )之后,所述基本結(jié)構(gòu)(3 )的所述支撐 結(jié)構(gòu)(5)通過所述夾具(6)固定、優(yōu)選地夾持,所述夾具優(yōu)選地能夠繞著第一軸線R傾斜和 /或能夠繞著第二軸線T傾斜,且利用所述夾具(6),相對于所述激光束(2)定位所述支撐結(jié) 構(gòu),以在所述基于激光束的減薄中實(shí)現(xiàn)所述激光束(2)切割入射、優(yōu)選地切線入射到所述被 支撐結(jié)構(gòu)(4)上。
11. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法,其特征在于, 所述基本結(jié)構(gòu)(3 )的分離如下進(jìn)行:除了仍將所述基本結(jié)構(gòu)(3 )與保持框架(1F)連接 的至少一個(gè)、優(yōu)選地多個(gè)保持基部(51a、51b)之外,首先在所有側(cè)將所述基本結(jié)構(gòu)(3)從保 持框架(1F)分離,然后破壞所述保持基部以從所述保持框架(1F)完全地分離所述基本結(jié) 構(gòu)(3), 其中,所述保持框架(1F)是所述基板(1)或所述基板(1)的一部分,尤其是所述基板 (1)的已經(jīng)從所述基板(1)分離的一部分。
12. -種用于制造用于微觀結(jié)構(gòu)材料診斷的樣品(P)的裝置,包括: 作為激光束發(fā)射單元的激光器(11 ),所述激光器發(fā)射作為高能束的激光束(2), 波束形成器件(12),所述波束形成器件位于所述激光器(11)的光程中且用以利用所 述激光束(2, 2 ')照射基板(1),使得包括被支撐結(jié)構(gòu)(4 )和支撐結(jié)構(gòu)(5 )的基本結(jié)構(gòu)(3 )能 夠從所述基板(1)分離,其中,所述被支撐結(jié)構(gòu)(4 )通過所述支撐結(jié)構(gòu)(5 )支撐,且其中,所 述支撐結(jié)構(gòu)(5)被構(gòu)造成通過夾具(6)固定,以及 所述夾具(6 ),所述夾具被構(gòu)造成固定所述基本結(jié)構(gòu)(3 )的所述支撐結(jié)構(gòu)(5 )且將所述 基本結(jié)構(gòu)布置成相對于所述激光束(2, 2')呈至少一個(gè)預(yù)定的姿勢, 其中,所述光學(xué)器件(12 )和/或所述夾具(6 )被構(gòu)造成使所述激光束(2, 2 ")和/或被 固定的所述基本結(jié)構(gòu)(3)相對于彼此移動,使得所述被支撐結(jié)構(gòu)(4)能夠通過利用所述激 光束(2, 2")切割所述被支撐結(jié)構(gòu)(4)的表面而至少部分地被減薄。
13. 根據(jù)前一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置,其特征在于, 所述裝置還被構(gòu)造成:在所述被支撐結(jié)構(gòu)(4)的基于激光束的減薄之后,通過離子束 蝕刻所述被支撐結(jié)構(gòu)(4)的已在所述基于激光束的減薄中通過所述激光束(2)的切割入射 而減薄的一部分或多個(gè)部分和/或通過利用離子束照射所述被支撐結(jié)構(gòu)(4)的已通過所述 激光束(2)的切割入射而減薄的所述一部分或多個(gè)部分而執(zhí)行減薄后處理,以進(jìn)一步減薄 所述被支撐結(jié)構(gòu)(4)的所述一部分或多個(gè)部分。
14. 根據(jù)前一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置,其特征在于, 所述夾具(6 )還被構(gòu)造成在照射(2 ')所述基板(1)以將所述基本結(jié)構(gòu)(3 )從所述基板 (1)分離期間,固定、優(yōu)選地夾持所述基板(1 ),或 其特征在于,所述裝置包括第二夾具(13),所述第二夾具被構(gòu)造成在照射(2')所述基 板(1)以將所述基本結(jié)構(gòu)(3)從所述基板(1)分離期間,固定、優(yōu)選地夾持所述基板(1)。
15. 根據(jù)前兩項(xiàng)權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置,其特征在于, 所述裝置被構(gòu)造為離子蝕刻系統(tǒng)、優(yōu)選地真空操作的離子蝕刻系統(tǒng)的一部分,或被構(gòu) 造為處理系統(tǒng)的一部分,所述處理系統(tǒng)被配置成利用聚焦的離子束或?qū)掚x子束處理樣品, 或 其特征在于,所述裝置被構(gòu)造為獨(dú)立的設(shè)備。
16. 用于微觀結(jié)構(gòu)材料診斷的樣品(P),其特征在于, 所述樣品通過根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法和/或在根據(jù)前述權(quán)利要求中 任一項(xiàng)所述的裝置中制造。
17. 用于微觀結(jié)構(gòu)材料診斷的樣品(P), 所述樣品具有基本結(jié)構(gòu)(3),所述基本結(jié)構(gòu)包括被支撐結(jié)構(gòu)(4)和支撐結(jié)構(gòu)(5),其中, 所述被支撐結(jié)構(gòu)(4)通過所述支撐結(jié)構(gòu)(5 )支撐,且其中,所述支撐結(jié)構(gòu)(5 )被構(gòu)造成通過 夾具(6)固定, 其中,通過將多個(gè)通道結(jié)構(gòu)(7a,7b,…)引入到所述被支撐結(jié)構(gòu)(4)的表面上,使得所 述通道結(jié)構(gòu)(7a,7b,…)的縱向方向D垂直于所述被支撐結(jié)構(gòu)(4)的縱向延伸方向L布置, 而在所述表面上至少部分地減薄所述被支撐結(jié)構(gòu)(4 )。
18. 根據(jù)前一項(xiàng)權(quán)利要求所述的用于微觀結(jié)構(gòu)材料診斷的樣品(P),其特征在于, 所述被支撐結(jié)構(gòu)(4)的減薄的部分,優(yōu)選地在所述減薄之后保持在引入到所述被支 撐結(jié)構(gòu)(4)的兩個(gè)相對的側(cè)面(4c,4d)中且彼此相對的兩個(gè)通道結(jié)構(gòu)(7a-l,7a-2,7b-l, 7b-2,…)之間的一個(gè)剩余部分或多個(gè)剩余部分(8a,8b,…)具有垂直于所述被支撐結(jié)構(gòu) (4)的基板平面(la)的最小厚度,所述最小厚度d min在0. 5 μ m和50 μ m之間、優(yōu)選地在 5 μ m和20 μ m之間,包括極限值。
【文檔編號】G01N1/04GK104101510SQ201410137060
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年4月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月4日
【發(fā)明者】邁克爾·克勞澤, 托馬斯·霍澤 申請人:弗勞恩霍弗應(yīng)用技術(shù)研究院