CN101105430A - 用于从工件上分离微型样品的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于从工件(2)上分离微型样品(1)的方法。这种方法通常应用于半导体工业，以便从晶片上获取将在透射电子显微镜(TEM)下检验的样品。本发明人发现，由于样品载体(6)与样品之间的未对准，大约20％的所得样品不能被适当地抛光(薄化)。经证实这种未对准是由于样品载体在焊接之前与样品接触引起的。通过在焊接时不接触样品，而在样品载体与样品之间留出狭小间隙，这种未对准得到了避免。为了避免样品载体在焊接期间移动(例如由于振动)，样品载体可被放在晶片上靠近样品的位置(8)。

Description

用于从工件上分离微型样品的方法

技术领域

本发明涉及一种用于从工件上分离微型样品并且将所述样品附加于样品载体上的方法，本方法包括：

在工件上聚焦波束以便从工件上取下材料；

通过在样品以及样品载体上沉积材料连续体连接样品载体与样品；以及

从工件上彻底分离样品。

背景技术

这种方法可由美国专利No.5,270,552中获知。

这种方法应用于半导体工业中，其中从半导体晶片上取出微型样品以便例如用透射电子显微镜(TEM)进行分析。

在TEM下分析从半导体晶片上取出的样品本身是已知的。如本领域的技术人员所知的那样，待要用TEM进行分析的样品必须非常薄(例如50nm)。

现今，用TEM分析的样品尺寸例如为10μm长(特指平行于所述晶片表面的方向)、5μm宽(特指垂直于所述晶片表面方向)和50nm厚，尽管其它尺寸也可使用。

在已知的方法中，通过用例如聚焦高能离子束(如能量为30KeV的Ga⁺离子束)照射晶片而从晶片形式的工件上分离出样品。在波束撞击晶片的地方，去除了材料。由波束扫描晶片(通过例如使用静电偏转仪或磁偏转仪使所述波束偏转)可在所述晶片表面挖出(diginto)某种图案。

例如通过用波束扫描晶片而从晶片上分离出样品，这是以下面这种方式进行的，晶片上将要被分离的部分被沟道环绕，与此同时或此后底切样品，以便使样品彻底从晶片上分离。

在这种已知的方法中，样品彻底从晶片上分离之前，其被连接在样品载体上。

这种已知的方法描述的是，将样品连接到样品支架上(也称之为焊接)涉及以下几个步骤：

在样品彻底从晶片上分离之前使样品与样品载体接触；

例如通过材料的沉积将样品与样品载体焊接在一起；以及

彻底分离晶片与样品，使所述样品附着在所述样品载体上。

对于在TEM下的分析而言，这样分离出的样品还不够薄。在彻底分离之前，样品通常呈10μm(例如)长的棱柱形，其中，三角形截面在晶片表面的尺寸例如为5μm(并且逐渐变细，至相对于所述晶片表面下5μm深度处为零。

因此，这种已知的方法描述了样品在分离后可被加工，以便具有适合于分析的形状。

一种薄化样品的已知方法是用离子束研磨样品。为了适当薄化，样品相对于样品载体的方位必须已知，以便使样品对准用于研磨的离子束。不准确的对准可能导致例如将被检验的材料的损失。

本发明人已注意到，由于样品相对于样品载体的未对准，大约20％的样品未被准确的薄化而不能用于进一步分析。显然，这导致了需要超额的时间以获得额外的样品、所述晶片上超额的点位由于样品的挖掘而被破坏以及有用信息的丢失。对于这种工序的使用者而言，这无疑是很不利的。

发明内容

本发明的一个目的就是提供一种减少由于焊接后样品与样品载体之间的未对准而引起的样品数量流失的方法。

为此，根据本发明的方法具有如下特征：在连接过程中，样品载体与样品被间隙分开，因此，样品载体在连接过程中不使样品移位。

本发明基于本发明人的这样一种认识：由于样品载体在焊接之前接触样品，样品的方位可能由于样品载体施加于样品上的力而改变，进而改变样品相对于样品载体的方位。

本发明进一步基于这样一种认识：为了形成准确的焊接，将要被焊接在一起的两个部分(样品和样品载体)必须相互接触是不必要的，保持它们相互靠近以便材料连续体能够被沉积在其上就足够了。

要说明的是，通过沟道环绕样品以及彻底底切样品，能够把样品从工件彻底上分离。然而，也可使用其它分离样品的方法，如从工件上断裂样品。当样品某一边有连接部(因沟道没有彻底环绕样品)或者样品底部有连接部(因样品没有被底切或没有被彻底底切)时，可以使用后一种方法。

在根据本发明的方法的一个实施例中，材料连续体通过从气相或汽相材料中沉积材料而形成。

从气相或者汽相材料中沉积材料是已知的方法。这种方法的优势在于没有力施加于两个正在被焊接在一起的物体上，这与其中例如用静电力或涂覆粘合剂来连接两个物体的方法是大不相同。因此，当从气相或汽相材料沉积材料时，焊接工序本身不干扰样品相对于样品载体的方位。

在根据本发明的方法的另一个实施例中，沉积通过电子束(电子束诱导沉积或EBID)、离子束(离子束诱导沉积或IBID)或激光束(激光诱导沉积或LID)诱导。

EBID、IBID及LID本身是已知的。EBID、IBID及LID诱导材料的局部化沉积。局部化沉积有利于避免材料在不需要的位置上堆积，如在预先研磨好的样品与工件间的沟道内。尤其是，使用可被聚焦到直径远小于1μm的波束的EBID和IBID适合于形成尺度与目前应用于例如半导体工业的微型样品尺寸相匹配的所沉积材料的局部化体(焊接点)。

在根据本发明的方法的另一个实施例中，在沉积形成材料连续体的材料时，样品载体与工件接触。

通过使样品载体与工件接触，样品载体元件的那个部分相对于即将被连接的样品的随机运动(例如由于振动引起的)大大减少。要说明的是，在形成连接时，样品仍与工件相连，因而，通过将样品载体支撑在工件上，样品与样品载体间的相对运动也被抑制了。

在根据本发明的方法的另一个实施例中，在连接样品载体与样品之前，用聚焦束修改样品载体的形状。

为了使样本载体在接触工件的同时相对于样品保持狭小空隙，样品载体必须被适当成形。

在根据本发明的方法的又一个实施例中，样品在真空室内从工件上分离，且样品载体形状的修改也在相同的真空室中发生。

如本领域技术人员所知的那样，例如用离子束研磨发生在真空或气压非常低的环境中。这适用于为从工件上获取样品而对工件上的沟道的研磨，同样也适用于将样品载体研磨成适当形状以便在相对于样品保持狭小间隙的同时接触工件。

在根据本发明的方法的再一个实施例中，修改样品载体的形状所用的聚焦束是电子束、离子束或激光束。

在根据本发明的方法的又一个实施例中，成形样品载体所用聚焦束也被用于材料连续体的形成。

在根据本发明的方法的其它实施例中，成形样品载体所用聚焦束与从工件上去除材料所用的聚焦束相同。

在根据本发明的方法的另一个实施例中，通过从工件上断裂样品将样品彻底从工件上分离。

附图说明

将基于图示对本发明进行说明，其中，同样的标号表示相应的元件。

为此：

图1A示意性地描述了晶片的视图，其中，通过离子束去除材料；

图1B示意性地描述了图1A所示晶片沿着线AA’的截面图；

图2示意性地描述了将要焊接之前位于晶片上的样品载体的视图；

图3示意性地描述了正在被焊接于样品载体上的样品的视图；以及

图4示意性地描述了正在从晶片上彻底分离的样品的视图。

具体实施方式

图1A显示了晶片的示意图，其中，通过离子束除去材料。

用离子束3照射晶片2，以此从晶片2上除去材料且形成环绕样品1的沟道4。在这一阶段，将样品1焊接在样品载体上之前，样品1没有从晶片上彻底分离，而在区域5保留一个完整的连接部分。

图1B展示了晶片沿线AA’的截面示意图。所示样品1独立于区域10中所示沟道4的底部。

要说明的是，在图1B中展现了一个被彻底底切的样品。然而，彻底底切样品不是必要的，如前面所述，例如由于在区域10中有连接沟道底部和样品下侧的薄壁，所以可通过从晶片上断裂样品而将样品从晶片上彻底分离。

要进一步说明的是，虽然研磨工序在非常低的压力(典型为1-10mbar)下进行，但是仍可注入少量某些气体，以便在这一(局部)压力下增加离子束的研磨速度。

图2展示了正在被焊接于样品载体上的样品的示意图。

可认为图2源自于图1A。样品载体6呈圆锥柱形且具有一截平端7。样品载体随操纵器(未显示)移动，其中，由操纵器将样品载体连接在晶片上的某一位置，以便样品载体以其截平端7搁置在晶片2上的位置8处。位置8靠近沟道4且与样品1成一直线。因而，样品载体6的截平端7与样品1之间的距离足够小以至于可由将要从气相或汽相相原料中进行沉积的材料填充/覆盖。

将要提及的是，在沟道的研磨、样品载体的成形和/或材料的沉积中，没有必要使用同一种聚焦束。然而，如本领域的技术人员所知的那样，通过变换撞击在晶片或样品载体上的聚焦束的流动密度和/或变换聚焦束附近气体或蒸汽的压力或成分，可使用同一种波束进行研磨和沉积材料。根据流动密度和气体/蒸汽成分以及压力，电子束和离子束用于沉积或用于研磨是已知的。用激光烧蚀也是可能的，同样也可用激光束进行沉积。因而，所有这三种波束在原理上都适于实施研磨和/或沉积，且本方法的某些步骤甚至可同时进行。

要进一步提及的是，这里所示的样品载体6与先前工艺中用作样品载体的针形结构非常类似，只是载体6具有一截平端。在实验中，这种形状对于根据本发明的方法而言非常方便，而且，用离子束(如离子束3)从针形物(例如在已知方法中所用的)上切除这一端部可容易获得这种形状。

要说明的是，样本载体的成形可“就地”进行(即在同一设备中，其中晶片被加工而样品被取出)，也可“在外部”进行。

要进一步说明的是，本方法也可在这样的设备中实施，例如，在该设备中离子束被用来研磨和沉积材料，而电子束探测器和次级电子探测器用来监控根据本发明的过程的进展。

要提及的是，样品的薄化可在不同的场所进行：样品可在其仍被连接于晶片上时被薄化，也可在从晶片上分离本样品时所在的设备中进行就地薄化，或者，薄化也可在其它设备中进行。而且，这些可能性的组合也是可以想像的。

Claims (10)

1.一种用于从工件上分离微型样品并且将所述样品附加在样品载体上的方法，所述方法包括：

聚焦波束(3)于所述工件(2)上以便从所述工件上去除材料；

通过在样品与样品载体上沉积材料的连续体(9)而连接所述样品载体(6)与所述样品(1)；以及

从所述工件上彻底分离所述样品；

其特征在于：

在连接过程中，所述样品载体与所述样品由间隙隔开，因此，在连接过程中所述样品载体不使所述样品移位。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述材料连续体由气相或汽相原料的沉积物形成。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述沉积由电子束、离子束或激光束诱导，由电子束诱导的沉积即电子束诱导沉积或EBID，由离子束诱导的沉积即离子束诱导沉积或IBID，由激光束诱导的沉积即激光诱导沉积或LID。

4.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，在沉积形成所述材料连续体(9)的材料时，所述样品载体(6)与所述工件(2)接触，因此，样品载体与连接在所述工件上的所述样品之间的相对位置保持不变。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在连接所述样品载体(6)与所述样品(1)之前，用聚焦束将所述样本载体(6)的形状修改成适当的形状，以便在其接触所述工件(2)的同时接近所述样本(1)但不与所述样本(1)接触。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在真空室中从所述工件(2)上分离所述样品(1)，而修改所述样品载体(6)的形状在相同的真空室中进行。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，修改所述样品载体(6)的形状所用的聚焦束为电子束、离子束或激光束。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，成形所述样品载体所用的聚焦束也被用于诱导所述材料连续体(9)的形成。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，成形所述样品载体(6)所用的聚焦束与从所述工件(2)上去除材料所用的聚焦束相同。

10.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，通过使所述样品从所述工件上断裂，将所述样品(1)从所述工件(2)上彻底分离。

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