CN111896571A - 用于矫正tem样品成像方向的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于矫正TEM样品成像方向的方法，包括：步骤S1，将碳支持膜平整地放在光学显微镜的视野下，定义所述碳支持膜的正方向；步骤S2，以所述碳支持膜处于正方向的方位为基准，在所述碳支持膜的载网边缘处确定目标标记区域；步骤S3，在所述目标标记区域中形成肉眼可见的定位标记；步骤S4，将聚焦离子束制成的TEM样品取出，并以所述定位标记为基准按照统一方位依次放置在所述碳支持膜上；步骤S5，将承载所述TEM样品的所述碳支持膜按照定义的正方向放入TEM样品杆内，并使所述定位标记位于所述TEM样品杆的指定位置。本发明可以有效地规避由于碳支持膜方向的不确定性带来的TEM样品成像角度的多变性，从而减小分析量测时的不便和误差。
Description
技术领域
本发明涉及半导体芯片制造的失效分析领域，具体属于一种用于矫正TEM样品成像方向的方法。
背景技术
在半导体集成电路制造领域中，随着芯片的制程越来越小，SEM(ScanningElectron Microscope，扫描电子显微镜)越来越无法满足分析所需要的精度，因而对利用TEM(Transmission Electron Microscope，透射电子显微镜)进行精确量测的依赖越来越多，而FIB(Focused Ion beam，聚焦离子束)是制备TEM样品最为高效的手段。用FIB制备TEM样品后，借助碳支持膜承载TEM样品进行TEM观测已经成为半导体领域共同认可的方法。
常规的制备TEM样品的方法是用FIB直接制成厚度约为80纳米的薄片，然后借助样品提取针管的静电吸附力将制备好的薄片从硅片表面提取起来置于连续分布的碳支持膜上，最后再将碳支持膜放入TEM中进行观测。该方法制样速度快(大约45分钟)，可以较快得到TEM结果，因此被广泛应用。
但是，目前常用的碳支持膜为圆形，其并没有统一定义好的正方向，每次TEM样品被放在碳支持膜上的方向是随机的，而且放置有TEM样品的碳支持膜放入TEM样品杆的方向也是随意的，这就导致大多数情况下拍摄到的TEM样品照片都呈现出不同的倾斜角度，如图1、2所示。为了应对这种情况，分析人员经常需要倾斜视角观察TEM图像，由此给分析和观测带来极大的不便，同时还会影响对目标区域的精确分析。
目前，解决这一问题常用的方法有两种：
第一种方法是借助TEM自带的软件V-look系统，将已经成像的TEM样品照片转正后进行裁剪，然后将裁剪后的照片进行保存。这种方法不需要考虑TEM样品的方向，只要抓图后对图片进行旋转裁剪即可，但存在将目标区域裁剪掉的风险，从而影响目标区域的观察量测。
第二种方法是利用TEM-APT Holder(电镜连用三维原子探针样品杆)夹持碳支持膜进行观察，可以实现样品目标区域360°旋转，从而获得不同角度的样品形貌结构特征的高清照片。这种方法可以实现TEM样品的立体观测成像，且不损失目标区域的信息，但是进行样品的旋转需要耗费较长的时间，同时采用这种装置成本很高，这样就使得拍摄一个样品的成本大幅度增加。
因此，如何找到一种低成本而又高效便捷地矫正TEM样品成像方向的方法成为亟待解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种低成本而又高效便捷地矫正TEM样品成像方向的方法，能够解决样品成像方向无序性导致的量测误差及量测效率低的问题。
为了解决上述问题，本发明提供的用于矫正TEM样品成像方向的方法，具体步骤如下：
步骤S1，将碳支持膜平整地放在光学显微镜的视野下，定义所述碳支持膜的正方向；
步骤S2，以所述碳支持膜处于正方向的方位为基准，在所述碳支持膜的载网边缘处确定目标标记区域；
步骤S3，在所述目标标记区域中形成肉眼可见的定位标记；
步骤S4，将聚焦离子束制成的TEM样品取出，并以所述定位标记为基准按照统一方位依次放置在所述碳支持膜上；
步骤S5，将承载所述TEM样品的所述碳支持膜按照定义的正方向放入TEM样品杆内，并使所述定位标记位于所述TEM样品杆的指定位置。
进一步地，所述载网的材质为铜。
进一步地，所述步骤S3具体步骤如下：
步骤S31，将光学显微镜的镜头切换至紫外光模式，重新找到所述目标标记区域，在所述目标标记区域选择需要进行标识的区域范围；
步骤S32，利用激光对选择的需要标识的区域范围进行照射，使所述载网上形成肉眼可见的定位标记。
进一步地，在步骤S4中，所述TEM样品以所述定位标记为基准按照相同的位置关系放置。
进一步地，在步骤S32中，对激光的能量和脉冲连续次数进行调整，确定后利用激光进行照射。
进一步地，在步骤S32中，使用激光打标仪进行照射。
进一步地，在步骤S4中，使用样品提取针管将所述TEM样品从硅片表面取出。
与现有技术相比，本发明取得的有益效果在于：
第一，本发明对碳支持膜的载网进行处理，形成定义碳支持膜正方向的定位标记，并且以该定位标记为基准定义TEM样品在碳支持膜上的放置方向及碳支持膜放入TEM样品杆时的方位，这样可以有效地规避由于碳支持膜方向的不确定性带来的TEM样品成像角度的多变性，从而减小分析量测时的不便和误差；
第二，本发明采用简单方便的方式实现碳支持膜的定位，以较低的成本即可实现TEM样品成像方向的矫正和一致性，取得的效果与采用价格昂贵的电镜连用三维原子探针样品杆的效果相媲美，但却节省了高昂的购买成本和花费的时间成本；
第三，本发明可以对碳支持膜进行批量操作，从而得到方向性较一致的TEM照片，便于分析量测。
附图说明
图1为现有技术中TEM视野下置于碳支持膜上的常规TEM样品的效果图；
图2为采用现有技术的碳支持膜拍摄的TEM照片；
图3为本发明的矫正TEM样品成像方向的方法的流程图；
图4为本发明的方法的步骤S1在光学显微镜下定义碳支持膜的正方向的示意图；
图5为本发明的方法的步骤S2在光学显微镜下确定目标标记区域的示意图；
图6为本发明的方法的步骤S3中形成的定位标记在光学显微镜下的照片；
图7为在定义的正方向下形成定位标记的碳支持膜的示意图；
图8为本发明的方法的步骤S4中以定位标记为基准放置的碳支持膜在TEM视野内的样品的效果图；
图9为本发明的方法的步骤S5碳支持膜以定位标记为基准放入TEM样品杆的示意图；
图10为经定位标记后的碳支持膜拍摄的TEM照片。
具体实施方式
下面结合附图通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可以由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明亦可通过其它不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，本领域技术人员在不背离本发明的精神下可以进行各种类似推广和替换。
实施例一
用于矫正TEM样品成像方向的方法，如图3所示，具体步骤如下：
步骤S1，将碳支持膜平整地放在光学显微镜(Optical Microscope，OM)的视野下，定义所述碳支持膜的正方向；
步骤S2，以所述碳支持膜处于正方向的方位为基准，在所述碳支持膜的载网边缘处确定目标标记区域；
步骤S3，在所述目标标记区域中形成肉眼可见的定位标记；
步骤S4，将聚焦离子束制成的TEM样品取出，并以所述定位标记为基准按照统一方位依次放置在所述碳支持膜上；
步骤S5，将承载所述TEM样品的所述碳支持膜按照定义的正方向放入TEM样品杆内，并使所述定位标记位于所述TEM样品杆的指定位置。
在本实施例中，对碳支持膜的载网进行处理，形成定义碳支持膜正方向的定位标记，并且以该定位标记为基准定义TEM样品在碳支持膜上的放置方向及碳支持膜放入TEM样品杆时的方位，这样可以有效地规避由于碳支持膜方向的不确定性带来的TEM样品成像角度的多变性以及样品在碳支持膜上随意放置带来的无规则性，从而减小分析量测时的不便和误差。
而且，本实施例通过简单方便的方式实现碳支持膜的定位，以较低的成本即可实现TEM样品成像方向的矫正和一致性，得到的不带有倾斜角度的TEM照片与采用价格昂贵的电镜连用三维原子探针样品杆获得的TEM照片相媲美，但却节省了高昂的购买成本和花费的时间成本。
通过本实施例的方法可以对碳支持膜进行批量处理，获得需要数量的有正方向定位标记的碳支持膜，从而达到超高性价比地矫正TEM样品成像方向的目的。
实施例二
在实施例一的基础上，本实施例对矫正TEM样品成像方向的方法的具体实施做进一步说明。
在本实施例中，所述碳支持膜中载网的材质为铜。
本实施例的用于矫正TEM样品成像方向的方法，具体步骤如下：
步骤1，将碳支持膜平整地放在光学显微镜的视野下，定义所述碳支持膜的正方向；
如图4所示，本实施例定义的正方向为矩形边角在右下方；
步骤2，以所述碳支持膜处于正方向的方位为基准，在所述碳支持膜的载网边缘处确定目标标记区域；
如图5所示，在本实施例中，定义好碳支持膜的正方向后，在铜网边缘下方位置找到理想的目标区域，以该目标区域作为碳支持膜正方向的目标标记区域；
步骤S31，将光学显微镜的镜头切换至紫外光模式，重新找到所述目标标记区域，在所述目标标记区域选择需要进行标识的区域范围；
步骤32，利用激光对选择的需要标识的区域范围进行照射，使所述载网上形成肉眼可见的定位标记；
如图6所示，对激光的能量和脉冲连续次数等参数进行调整，确定后利用激光打标仪对选择的区域范围(例如0.1mm×0.1mm)进行照射，边缘处的铜发生肉眼可见的变化形成定位标记，得到无需在光学显微镜下通过定位标记就可以确认正方向的碳支持膜，如图7所示；
步骤S4，将聚焦离子束制成的TEM样品取出，并以所述定位标记为基准按照统一方位依次放置在所述碳支持膜上；
优选地，TEM样品以所述定位标记为基准按照相同的位置关系放置；
本实施例中，以激光照射形成的定位标记靠近操作者为基准放好碳支持膜，将FIB切好的TEM样品使用样品提取针管通过静电吸附力把样品提取出来有序放置到碳支持膜上，实现样品统一方向放置，如图8所示；
步骤5，将承载所述TEM样品的所述碳支持膜按照定义的正方向放入TEM样品杆内，并使所述定位标记位于所述TEM样品杆的指定位置；
如图9所示，本实施例中放入TEM样品杆的碳支持膜的定位标记与A点位置对齐，这样就可以保证碳支持膜的正方向。
采用本实施例的方法对碳支持膜进行定位标记的制作，后续以定位标记为基准可以完成样品的统一放置以及碳支持膜的正方向定位的一致性，将碳支持膜按照标记好的正方向放在TEM内进行样品观测成像，可以得到与使用三维原子探针样品杆同样效果的不带有倾斜角度的TEM照片，如图10所示，从而在降低成本的同时实现TEM样品成像矫正，提高分析的便利性和精准度。
以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，上述实施例仅仅是本发明的较佳实施例，本发明并不局限于上述实施方式。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员做出的等效置换和改进，均应视为在本发明所保护的技术范畴内。
Claims (7)
1.一种用于矫正TEM样品成像方向的方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤S1，将碳支持膜平整地放在光学显微镜的视野下，定义所述碳支持膜的正方向；
步骤S2，以所述碳支持膜处于正方向的方位为基准，在所述碳支持膜的载网边缘处确定目标标记区域；
步骤S3，在所述目标标记区域中形成肉眼可见的定位标记；
步骤S4，将聚焦离子束制成的TEM样品取出，并以所述定位标记为基准按照统一方位依次放置在所述碳支持膜上；
步骤S5，将承载所述TEM样品的所述碳支持膜按照定义的正方向放入TEM样品杆内，并使所述定位标记位于所述TEM样品杆的指定位置。
2.根据权利要求1所述的用于矫正TEM样品成像方向的方法，其特征在于，所述载网的材质为铜。
3.根据权利要求2所述的用于矫正TEM样品成像方向的方法，其特征在于，所述步骤S3具体步骤如下：
步骤S31，将光学显微镜的镜头切换至紫外光模式，重新找到所述目标标记区域，在所述目标标记区域选择需要进行标识的区域范围；
步骤S32，利用激光对选择的需要标识的区域范围进行照射，使所述载网上形成肉眼可见的定位标记。
4.根据权利要求1所述的用于矫正TEM样品成像方向的方法，其特征在于，在步骤S4中，所述TEM样品以所述定位标记为基准按照相同的位置关系放置。
5.根据权利要求3所述的用于矫正TEM样品成像方向的方法，其特征在于，在步骤S32中，对激光的能量和脉冲连续次数进行调整，确定后利用激光进行照射。
6.根据权利要求3所述的用于矫正TEM样品成像方向的方法，其特征在于，在步骤S32中，使用激光打标仪进行照射。
7.根据权利要求1所述的用于矫正TEM样品成像方向的方法，其特征在于，在步骤S4中，使用样品提取针管将所述TEM样品从硅片表面取出。
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| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20201106 |