CN101876605B - 一种精密离子研磨机台及其样片夹 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种精密离子研磨机台及其样片夹，其中，包括一个或多个夹片，所述一个或多个夹片能够在其所属平面内移动，以调整所述样片相对于所述精密离子机台的离子束的固定位置。本发明还提供了一种精密离子研磨机台，其中，包括本实施例第一方面所提供的样片夹。本发明能够调整TEM相对于精密离子研磨机台的离子抢的位置，从而有效地避免样片被过度研磨甚至造成破损，而需要观察的结构仍在该破损处边缘较厚处的情况。

Description

一种精密离子研磨机台及其样片夹

技术领域

本发明涉及半导体领域，特别涉及精密离子研磨机台领域。

背景技术

在半导体制造领域中，TEM样片是用于检测器件薄膜的形貌、尺寸及特征的一个重要工具，使用TEM样片对器件薄膜进行检测的工作原理是将需检测的TEM样片减薄到0.2微米以下，然后放入TEM观测室，用高压加速的电子束照射样片以使TEM样片形貌放大，而后投影到屏幕上并照相进行分析。TEM样片的一个突出优点是具有较高的分辨率，可观测极薄薄膜的形貌及尺寸。由于0.35微米制程以下的半导体器件的栅极氧化层极薄，TEM是目前唯一能对这种厚度进行精密测量的设备。

TEM样片的厚度与最后成像的清晰度是成正比的，换言之，TEM样片的厚度越薄，其最后成像才能越清晰、真实，为实现较薄的TEM样品，通常需要至少两步工序：

1.将TEM样品人工研磨(polish)至厚度1um左右。

2.使用精密离子研磨机台(PIPS，Precision Ion Polishing System)机台对样品进一步减薄至0.2微米以下。

精密离子研磨机台是一种利用离子束来达到样品薄化的机台，其离子束源一般采用氩气，氩气通入离子枪并经由高压放电的过程便产生了氩离子，离子枪还用于对氩离子进行充电，被充电的氩离子具备了高动能，当带有很高能量的氩离子轰击TEM样片表面时，在撞击点上材料以原子量级实现去除，即可逐步达到TEM样片研磨的目的。

精密离子研磨台中的一个重要的组件为样片夹，其用于固定TEM样片，并同时确定了TEM样片相对于离子束的位置。图1示出了现有技术的精密离子研磨机台的样片夹的结构示意图，其包括基体11，第一夹片底座2a，第二夹片底座2b，第一夹片3a，第二夹片3b。第一夹片底座2a和第二夹片底座2b设置于第一基体11上，第一夹片3a和第二夹片3b分别设置于该第一夹片底座2a和第二夹片底座2b上。由于在现有技术的精密离子研磨机台中，样片夹的夹片是固定于夹片底座上，则TEM样片相对于第一离子枪61的位置是固定不变的。由此，现有技术的精密离子研磨机台对TEM样片进行进一步减薄时经常会遇到这样的问题：样片已被研磨过度出现破损，而需要观察的结构仍在该破损处边缘较厚处。然而，由于精密离子研磨机台只能对样片中心区域减薄，而很难或几乎无法在对样片进行进一步减薄，因此上述出现破损的TEM样片只能报废，从而影响了生产效率，浪费了人力和物力。

发明内容

本发明为了解决现有技术的上述缺陷，提供了一种精密离子研磨机台及其样片夹。

本发明的第一方面，提供了一种用于精密离子研磨机台的样片夹，其中，包括一个或多个夹片，所述一个或多个夹片能够在其所属水平面内移动，以调整所述样片相对于所述精密离子机台的离子束的固定位置。

进一步地，所述控制装置还包括：一个或多个夹片底座，其所述一个或多个夹片底座具有第一轨道，使得所述夹片沿着所述第一轨道的延伸方向移动；一个或多个连杆，所述连杆用于带动所述夹片沿着所述第一轨道的延伸方向移动，其中，所述连杆连接于所述夹片上。

在本发明的一个优选实施例中，所述样片夹包括两个夹片，所述连杆包括一个横杆和两个竖杆，所述横杆的两端分别与所述两个竖杆的一端相连，所述两个竖杆的另一端分别连接于所述两个夹片，所述横杆设置于所述样片夹的基体表面，并能沿着所述基体表面的与横杆平行的第二轨道滑行，其中，所述第一轨道与所述第二轨道平行。

在本发明的另一个优选实施例中，所述控制装置包括两个连杆，其特征在于，所述两个连杆分别连接于所述两个夹片。

本发明的第二方面提供了一种精密离子研磨机台，其中，包括本发明第一方面所提供的样片夹。

由于本发明提供的用于精密离子研磨机台的样片夹能够移动，则TEM样片和离子源的相对位置可以根据实际情况进行调整，由此能够有效地避免样片被过度研磨甚至造成破损，而需要观察的结构仍在该破损处边缘较厚处的情况，从而提高了生产效率，节省了人力和物力。

附图说明

通过阅读以下参照附图所作的对非限制性实施例的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1是现有技术的用于精密离子研磨机台的样片夹的结构示意图；

图2根据本发明的一个具体实施例的用于精密离子研磨机台的样片夹的结构示意图；

图3是根据本发明的一个具体实施例的用于精密离子研磨机台的样片夹的第三夹片底座的俯视细节放大示意图；

图4是根据本发明的一个具体实施例的用于精密离子研磨机台的样片夹的连杆的侧视细节放大示意图；

图5是根据本发明的一个具体实施例的用于精密离子研磨机台的样片夹的横杆的俯视细节放大示意图；

图6是根据本发明的一个具体实施例的用于精密离子研磨机台的样片夹的结构示意图；

图7是根据本发明的一个具体实施例的用于精密离子研磨机台的样片夹的连杆的侧视细节放大示意图；

附图中，相同或者相似的附图标识代表相同或者相似的部件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

本发明第一方面提供了用于精密离子研磨机台的样片夹，其中，包括一个或多个夹片，所述一个或多个夹片能够在其所属水平面内移动，以调整所述样片相对于所述精密离子机台的离子束的固定位置。所述样片夹还包括一个或多个控制装置，所述一个或多个控制装置用于控制所述夹片在其所属平面内移动。

图2根据本发明的一个具体实施例的用于精密离子研磨机台的样片夹的结构示意图。为方便说明，本实施例仅以样片夹包括两个夹片的情形进行说明，但本领域技术人员应该理解，在实际应用中对于夹片的个数没有严格限定，只要样片夹所包括的夹片能够调整TEM样片相对于离子枪的位置，则都在本发明的保护范围内。

如图2所示，该样片夹的控制装置包括：两个夹片底座，其分别为第三夹片底座22a和第四夹片底座22b。在本实施例中，所述第三夹片底座22a和第四夹片底座22b的结构是完全相同的，以下以第三夹片底座22a为例进行说明。图3示出了根据本发明的一个具体实施例的用于精密离子研磨机台的样片夹的第三夹片底座22a的俯视细节放大示意图，其具有第一道轨42a，使得所述第三夹片32a能够沿着所述第一轨道42a的延伸方向移动。

本实施例的样片夹的控制装置还包括一个连杆52，所述连杆52用于带动所述第三夹片32a和第四夹片32b沿着所述第一轨道42a的延伸方向移动，其中，所述连杆52连接于所述第三夹片32a和第四夹片32b上。图4示出了根据本发明的一个具体实施例的用于精密离子研磨机台的样片夹的连杆52的侧视细节放大示意图，如图4所示，该连杆52进一步地包括一个第一横杆52a和两个竖杆(包括第一竖杆521b和第二竖杆522b)。所述第一横杆52a的两端分别与所述第一竖杆521b和第二竖杆522b的一端相连，具体地，所述第一横杆52a的第一端A与第一竖杆521b的第三端C相连，所述第一横杆52a的第二端B与第二竖杆522b的第四端D相连。所述两个竖杆的另一端分别连接于所述两个夹片，具体地，所述第一竖杆521b的第五端E连接于第三夹片32a，所述竖杆522b的第六端F连接于第四夹片32b。图5示出了根据本发明的一个具体实施例的用于精密离子研磨机台的样片夹的横杆52a的俯视细节放大示意图，其中，第一横杆52a设置于所述样片夹的第二基体12的表面，该第二基体12的表面具有第二轨道42b，使得所述第一横杆52a能够沿着该第二基体12表面的与第一横杆52a平行的第二轨道42b滑行。其中，所述第一轨道42a与所述第二轨道42b平行。

进一步地，控制装置还包括第一固定阀(附图中未示出)，所述第一固定阀用于将所述第三夹片32a固定于其第一轨道42a上和将第四夹片32b固定于第四夹片底座22b上，并将TEM样片固定于第三夹片底座22a和第四夹片底座22b与第三夹片32a和第四夹片32b之间，还同时确定了该TEM样片相对于精密离子研磨机台的第二离子枪62的位置。本领域技术人员应该理解，第一固定阀的松紧程度应以能够将所述第三夹片32a固定于其第一轨道42a上和将第四夹片32b固定于第四夹片底座22b上，并使第三夹片32a和第四夹片32b能够顺利地沿着其第一轨道42a的延伸方向滑行为标准。因此，所有现有和将来的能够实现上述功能的固定阀都应涵盖在本发明的保护范围之内。

进一步地，所述控制装置还包括第二固定阀(附图中未示出)，所述第二固定阀用于将所述第一横杆52a固定在第二基体12表面上的第二轨道42b上。本领域技术人员应该理解，第二固定阀的松紧程度应以能够将所述第一横杆52a固定于第二轨道42b上，并使所述第一横杆52a能够顺利地沿着其第二轨道42b的延伸方向滑行的程度。因此，所有现有和将来的能够实现上述功能的固定阀都应涵盖在本发明的保护范围之内。

进一步地，所述第一横杆52a的长度的取值范围为4～9mm；所述第一竖杆521b和第二竖杆522b的长度的取值范围包括1～3mm。需要说明的是，所述第一横杆，第一竖杆和第二竖杆的长度应适配于具体的精密离子研磨机台的样片夹，并随着各特定型号的精密离子研磨机台的样片夹的尺寸的不同而不同，因此，上述具体长度并不能用于限定本发明。

进一步地，本实施例提供的样片夹的各个部件可由不带磁性的金属制成，具体地可采用不锈钢为材料。本领域技术人员应该理解，现有技术中和将来可能出现的适用于本发明的材料都应包涵在本发明的保护范围之内。

采用本实施例提供的样片夹，能够通过控制第一横杆52a相对于第二轨道42b的滑动来带动第三夹片32a和第四夹片32b相对于第一轨道42a的滑行，从而控制位于第三夹片底座22a和第四夹片底座22b与第三夹片32a和第四夹片32b之间的样片相对于精密离子研磨机台的第二离子枪62的相对位置。由此，能够有效地避免样片被过度研磨甚至造成破损，而需要观察的结构仍在该破损处边缘较厚处的情况。

本实施例还有一个变化例，图6示出了根据本发明的一个具体实施例的用于精密离子研磨机台的样片夹的结构示意图，其中，该样片夹包括第二基体12，第三夹片底座22a，第四夹片底座22b，第三夹片32a，第四夹片32b，第一道轨42a，上述部件的结构和功能与图2所示的实施例中相应的部件完全一致，在此不再赘述。该样片夹还包括连杆53，所述连杆53用于带动所述第三夹片32a和第四夹片32b沿着所述第一轨道42a的延伸方向移动，其中，所述连杆53包括两个横杆和两个竖杆，所述两个横杆的一端分别与所述两个竖杆的一端相连，所述两个竖杆的另一端分别连接于所述两个夹片。图7示出了根据本发明的一个具体实施例的用于精密离子研磨机台的样片夹的连杆的侧视细节放大示意图，如图7所示，该连杆53进一步地包括两个横杆(包括第二横杆531a和第三横杆532a)和两个竖杆(包括第三竖杆531b和第四竖杆532b)。所述包括第二横杆531a和第三横杆532a的一端分别与所述第三竖杆531b和第四竖杆532b的一端相连，具体地，第二横杆531a的第七端G连接于第三竖杆531b的第八端I，第三横杆532a的第九端H连接于第四竖杆532b的第十端J。所述第三竖杆531b和第四竖杆532b的另一端分别连接于第三夹片32a和第四夹片32b，具体地，所述第三竖杆531b的第十一端K连接于第四夹片32b，所述第四竖杆532b的第十二端L连接于第三夹片32a。

进一步地，控制装置还包括第一固定阀(附图中未示出)，所述第一固定阀用于将所述第三夹片32a固定于其第一轨道42a上和将第四夹片32b固定于第四夹片底座22b上，并将TEM样片固定于第三夹片底座22a和第四夹片底座22b与第三夹片32a和第四夹片32b之间，还同时确定了该TEM样片相对于精密离子研磨机台的第二离子枪62的位置。本领域技术人员应该理解，第一固定阀的松紧程度应以能够将所述第三夹片32a固定于其第一轨道42a上和将第四夹片32b固定于第四夹片底座22b上，并使第三夹片32a和第四夹片32b能够顺利地沿着其第一轨道42a的延伸方向滑行为标准。因此，所有现有和将来的能够实现上述功能的固定阀都应涵盖在本发明的保护范围之内。

进一步地，所述第二横杆531a和第三横杆532a的长度的取值范围包括2～5mm；所述第三竖杆531b和第四竖杆532b的长度的取值范围包括1～3mm。需要说明的是，所述第二横杆，第三横杆，第三竖杆和第四竖杆的长度应适配于具体的精密离子研磨机台的样片夹，并随着各特定型号的精密离子研磨机台的样片夹的尺寸的不同而不同，因此，上述具体长度并不能用于限定本发明。

进一步地，本实施例提供的样片夹的各个部件可由不带磁性的金属制成，具体地可采用不锈钢为材料。本领域技术人员应该理解，现有技术中和将来可能出现的适用于本发明的材料都应包涵在本发明的保护范围之内。

采用本实施例提供的样片夹，能够分别通过控制第二横杆531a带动第三竖杆531b相对于第一轨道42的滑动，通过控制第三横杆532a带动第四竖杆532b相对于第一轨道42的滑动，从而控制位于第三夹片底座22a和第四夹片底座22b与第三夹片32a和第四夹片32b之间的样片相对于精密离子研磨机台的第二离子枪62的相对位置。需要说明的是，由于第二横杆531a和第三横杆532a都是独立的部件，因此，本实施例可以分别调整第三夹片32a和第四夹片32b相对于第三夹片底座22a和第四夹片底座22b的位置。由此，能够有效地避免样片被过度研磨甚至造成破损，而需要观察的结构仍在该破损处边缘较厚处的情况。

本发明的第二方面还提供了一种精密离子研磨机台，其中，包括本发明第一方面提供的样片夹。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在所附权利要求的范围内做出各种变形或修改。

Claims (8)

1.一种用于精密离子研磨机台的样片夹，其中，包括一个或多个夹片，所述一个或多个夹片能够在其所属平面内移动，以调整所述样片相对于所述精密离子机台的离子束的固定位置，所述样片夹还包括一个或多个控制装置，所述一个或多个控制装置用于控制所述夹片在其所属平面内移动，其特征在于，所述控制装置还包括：

一个或多个夹片底座，其所述一个或多个夹片底座具有第一轨道，使得所述夹片沿着所述第一轨道的延伸方向移动；

一个或多个连杆，所述连杆用于带动所述夹片沿着所述第一轨道的延伸方向移动，其中，所述连杆连接于所述夹片上。

2.根据权利要求1所述的样片夹，其特征在于，所述控制装置还包括第一固定阀，所述第一固定阀用于将所述夹片固定于第一轨道上。

3.根据权利要求1所述的样片夹，其特征在于，所述样片夹包括两个夹片，所述连杆包括一个横杆和两个竖杆，所述横杆的两端分别与所述两个竖杆的一端相连，所述两个竖杆的另一端分别连接于所述两个夹片，

所述横杆设置于所述样片夹的基体表面，并能沿着所述基体表面的与横杆平行的第二轨道滑行，

其中，所述第一轨道与所述第二轨道平行。

4.根据权利要求3所述的样片夹，其特征在于，所述控制装置还包括第二固定阀，所述第二固定阀用于将所述横杆固定于第二轨道上。

5.根据权利要求3所述的样片夹，其特征在于，所述横杆的长度的取值范围为4～9毫米；所述竖杆的长度的取值范围为1～3毫米。

6.根据权利要求1所述的样片夹，其特征在于，所述样片夹包括两个夹片，所述连杆包括两个横杆和两个竖杆，所述两个横杆的一端分别与所述两个竖杆的一端相连，所述两个竖杆的另一端分别连接于所述两个夹片。

7.根据权利要求6所述的样片夹，其特征在于，所述横杆的长度的取值范围为2～5毫米；所述竖杆的长度的取值范围为1～3毫米。

8.一种精密离子研磨机台，其中，包括权利要求1至7任一项所述的样片夹。

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