CN114324412B - Tem制样方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种TEM制样方法，包括:FIB下找到目标位置结构；形成第一保护层，使第一保护层穿过目标位置结构中心，且与目标位置结构存在重叠部位；利用FIB找到目标位置结构的中心点；形成定位标记X‑Mark，该X‑Mark位于目标位置结构的中心点与第一保护层图形较短边中心点的连线上；以X‑Mark为基准，刻蚀两条叉形标记：mark1和mark2，X‑Mark穿过mark1和mark2的交点；形成第二保护层；刻蚀样品至第一保护层位置；继续刻蚀样品直至侧视观察到mark1和mark2重合；进行背面减薄直至仰视观察到mark1和mark2重合；完成TEM薄片制备，切断样品。本发明能节约FIB制样时间，为TEM数据准确得到定点位置CD尺寸、各膜层厚度以及角度等信息提供基础。
Description
技术领域
本发明涉及集成电路制造领域，特别是涉及一种产品分析中的TEM(透射电子显微镜)制样方法。
背景技术
透射电子显微镜(TEM)是观察到材料超细微结构的重要手段。随着半导体制程的微缩，不同样品有不同的分析需求，对于特定位置特殊结构的制样需求也越来越多，制样分析的难度不断增大。
对于需要TEM定点制样的样品，目前的方法是在目标位置附近打两个定位mark1，然后根据layout，切到目标位置。但是这样的方法需要在制样时边切边对layout，非常耗时。而且对于某些结构，例如，需要制样的位置是圆柱形结构或某个矩形区域的正中心位置等。由于TEM样品为100nm以内的薄片，且拍摄时电子束透过样品成像，无法保证制样在目标位置正中心位置。
以较大尺寸的hole chain和via为例，它们的结构是圆柱形的，边缘的film stack是一段弧线包在了TEM样品中，最终拍出来的边缘会比较模糊。并且，在进行产品分析时，只有TEM样品包含在直径位置，得到的数据才是有意义的。因此迫切需要一种能够实现精确定位的TEM制样方法。
发明内容
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念,该简化形式的概念均为本领域现有技术简化，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
本发明要解决的技术问题是提供一种能对边缘具有弧线结构的制样目标进行精确定位的TEM制样方法。
为解决上述技术问题，本发明提供的TEM制样方法，其特征在于，包括以下步骤:
S1,FIB(聚焦离子束)下找到目标位置结构；
S2，在E-beam下形成第一保护层，使第一保护层穿过目标位置结构中心，且与目标位置结构存在重叠部位；
S3，利用FIB找到目标位置结构的中心点；
S4，利用I-Beam以第一电流刻蚀目标位置结构一侧的第一保护层形成定位标记X-Mark，该X-Mark位于目标位置结构的中心点与第一保护层图形较短边中心点的连线上；
S5，以X-Mark为基准，刻蚀两条叉形标记：mark1和mark2，X-Mark穿过mark1 和mark2的交点；
S6，在I-Beam下形成第二保护层；
S7，利用I-Beam离子束以第二电流刻蚀样品至第一保护层位置；
S8，利用I-Beam离子束以第一电流继续刻蚀样品直至侧视观察到mark1和mark2重合；
S9，进行背面减薄直至仰视观察到mark1和mark2重合；
S10，完成TEM薄片制备，切断样品。
可选择的，进一步改进所述的TEM制样方法，第一保护层形成为的矩形。
可选择的，进一步改进所述的TEM制样方法，第二保护层形成在第一保护层上，其形状与第一保护层相同且面积小于第一保护层。
可选择的，进一步改进所述的TEM制样方法，第二保护层也穿过目标位置结构中心，且与目标位置结构存在重叠部位。
可选择的，进一步改进所述的TEM制样方法，利用FIB矩形pattern找出目标位置结构的中心点。
可选择的，进一步改进所述的TEM制样方法，步骤S2和S3能反序执行。
可选择的，进一步改进所述的TEM制样方法，第一电流小于第二电流。
可选择的，进一步改进所述的TEM制样方法，所述目标位置结构的边缘具有弧线结构。
本发明的工作原理如下：
首先，在E-beam下形成第一保护层，使X-Mark位于目标位置结构的中心点与第一保护层图形较短边中心点的连线上，通过X-Mark精确定位目标位置。再以X-Mark 为基准，刻蚀两条叉形标记：mark1和mark2，X-Mark穿过mark1和mark2的交点，通mark1和mark2在侧视和仰视的方向上预判FIB停刀位置，进而实现精确定位同时节约FIB制样时间，为TEM数据准确得到定点位置CD尺寸、各膜层厚度以及角度等信息提供基础。
附图说明
本发明附图旨在示出根据本发明的特定示例性实施例中所使用的方法、结构和/或材料的一般特性，对说明书中的描述进行补充。然而，本发明附图是未按比例绘制的示意图，因而可能未能够准确反映任何所给出的实施例的精确结构或性能特点，本发明附图不应当被解释为限定或限制由根据本发明的示例性实施例所涵盖的数值或属性的范围。下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是本发明流程示意图。
图2是本发明中间结构示意图一。
图3是本发明中间结构示意图二。
图4是本发明中间结构示意图三。
图5是本发明中间结构示意图四。
图6是本发明中间结构示意图五。
图7是本发明中间结构示意图六。
具体实施方式
以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容充分地了解本发明的其他优点与技术效果。本发明还可以通过不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点加以应用，在没有背离发明总的设计思路下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。本发明下述示例性实施例可以多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的具体实施例。应当理解的是，提供这些实施例是为了使得本发明的公开彻底且完整，并且将这些示例性具体实施例的技术方案充分传达给本领域技术人员。
应当理解的是，当元件被称作“连接”或“结合”到另一元件时，该元件可以直接连接或结合到另一元件，或者可以存在中间元件。不同的是，当元件被称作“直接连接”或“直接结合”到另一元件时，不存在中间元件。在全部附图中，相同的附图标记始终表示相同的元件。如在这里所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任意组合和所有组合。此外，还应当理解的是，尽管在这里可以使用术语“第一”、“第二”等来描述不同的元件、参数、组件、区域、层和/或部分，但是这些元件、参数、组件、区域、层和/或部分不应当受这些术语的限制。这些术语仅是用来将一个元件、参数、组件、区域、层或部分与另一个元件、参数、组件、区域、层或部分区分开来。因此，在不脱离根据本发明的示例性实施例的教导的情况下，以下所讨论的第一元件、参数、组件、区域、层或部分也可以被称作第二元件、参数、组件、区域、层或部分。
第一实施例；
参考图1所示，本发明提供一种TEM制样方法，包括以下步骤:
S1，FIB下找到目标位置结构；
S2，在E-beam下形成第一保护层，使第一保护层穿过目标位置结构中心，且与目标位置结构存在重叠部位；
S3，利用FIB找到目标位置结构的中心点；
S4，利用I-Beam以第一电流刻蚀目标位置结构一侧的第一保护层形成定位标记X-Mark，该X-Mark位于目标位置结构的中心点与第一保护层图形较短边中心点的连线上；
S5，以X-Mark为基准，刻蚀两条叉形标记：mark1和mark2，X-Mark穿过mark1 和mark2的交点；
S6，在I-Beam下形成第二保护层；
S7，利用I-Beam离子束以第二电流刻蚀样品至第一保护层位置；
S8，利用I-Beam离子束以第一电流继续刻蚀样品直至侧视观察到mark1和mark2重合；
S9，进行背面减薄直至仰视观察到mark1和mark2重合；
S10，完成TEM薄片制备，切断样品。
第二实施例；
继续参考图1所示，本发明提供一种TEM制样方法，包括以下步骤:
S1,FIB下找到目标位置结构；
S2，在E-beam下形成第一保护层，使第一保护层穿过目标位置结构中心，且与目标位置结构存在重叠部位；
S3，利用FIB找到目标位置结构的中心点；
S4，利用I-Beam以第一电流刻蚀目标位置结构一侧的第一保护层形成定位标记X-Mark，该X-Mark位于目标位置结构的中心点与第一保护层图形较短边中心点的连线上；
S5，以X-Mark为基准，刻蚀两条叉形标记：mark1和mark2，X-Mark穿过mark1 和mark2的交点；
S6，在I-Beam下形成第二保护层；
S7，利用I-Beam离子束以第二电流刻蚀样品至第一保护层位置；
S8，利用I-Beam离子束以第一电流继续刻蚀样品直至侧视观察到mark1和mark2重合；
S9，进行背面减薄直至仰视观察到mark1和mark2重合；
S10，完成TEM薄片制备，切断样品；
其中，第一电流小于第二电流。
第三实施例；
继续参考图1所示，本发明提供一种TEM制样方法，本实施例以特以CIS样品中尺寸较大，且具有圆柱形结构BSGND作为目标位置结构进行制样，包括以下步骤:
S1，FIB下找到目标位置结构1；
S2，在E-beam下形成矩形第一保护层2，使第一保护层穿过目标位置结构1中心，且与目标位置结构1存在重叠部位，如图2所示；
S3，利用FIB矩形pattern找出目标位置结构的中心点，如图3所示，包括：
形成与目标位置结构相切的矩形图形，找出该矩形图形的在中心点，即获得该目标位置结构的中心点；
S4，利用I-Beam以第一电流刻蚀目标位置结构一侧的第一保护层2形成定位标记X-Mark，该X-Mark位于目标位置结构1的中心点与第一保护层2图形较短边中心点的连线上；
S5，以X-Mark为基准，刻蚀两条叉形标记：mark1和mark2，X-Mark穿过mark1 和mark2的交点；
S6，在I-Beam下形成第二保护层3，该第二保护层3形成在第一保护层2上，其形状与第一保护层2相同且面积小于第一保护层2，第二保护层3也穿过目标位置结构1中心，且与目标位置结构1存在重叠部位，如图4所示；
S7，利用I-Beam离子束以第二电流刻蚀样品至第一保护层位置，如图5所示；
S8，利用I-Beam离子束以第一电流继续刻蚀样品直至侧视观察到mark1和mark2重合，如图6、图7所示；
S9，进行背面减薄直至仰视观察到mark1和mark2重合；
S10，完成TEM薄片制备，切断样品；
其中，第一电流小于第二电流。
可选择的，上述第一实施例～第三实施例中的步骤S2和S3能反序执行。
据本发明的示例性实施例的范围。
除非另有定义，否则这里所使用的全部术语(包括技术术语和科学术语)都具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的意思相同的意思。还将理解的是，除非这里明确定义，否则诸如在通用字典中定义的术语这类术语应当被解释为具有与它们在相关领域语境中的意思相一致的意思，而不以理想的或过于正式的含义加以解释。
以上通过具体实施方式和实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种TEM制样方法，其特征在于，包括以下步骤:
S1,FIB下找到目标位置结构；
S2，在E-beam下形成第一保护层，使第一保护层穿过目标位置结构中心，且与目标位置结构存在重叠部位；
S3，利用FIB找到目标位置结构的中心点；
S4，利用I-Beam以第一电流刻蚀目标位置结构一侧的第一保护层形成定位标记X-Mark，该X-Mark位于目标位置结构的中心点与第一保护层图形较短边中心点的连线上；
S5，以X-Mark为基准，刻蚀两条叉形标记：mark1和mark2，X-Mark穿过mark1和mark2的交点；
S6，在I-Beam下形成第二保护层；
S7，利用I-Beam离子束以第二电流刻蚀样品至第一保护层位置；
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S9，进行背面减薄直至仰视观察到mark1和mark2重合；
S10，完成TEM薄片制备，切断样品；
其中，第一保护层形成为矩形，第二保护层形成在第一保护层上，其形状与第一保护层相同且面积小于第一保护层，第二保护层也穿过目标位置结构中心，且与目标位置结构存在重叠部位；
所述目标位置结构的边缘具有弧线结构。
2.如权利要求1所述的TEM制样方法，其特征在于：利用FIB矩形pattern找出目标位置结构的中心点。
3.如权利要求1所述的TEM制样方法，其特征在于：步骤S2和S3能反序执行。
4.如权利要求1所述的TEM制样方法，其特征在于：第一电流小于第二电流。
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