CN215727170U - 固定装置与样品减薄系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种固定装置与样品减薄系统，该固定装置用于固定样品，包括主体部；第一固定柱，位于主体部上；第二固定柱，位于主体部上，并与第一固定柱间隔设置；以及第一连接柱，第一连接柱的第一端面与第一固定柱连接，第一连接柱的第二端面与第二固定柱之间具有容纳样品的开口。该固定装置通过设置与第一固定柱相连的第一连接柱，利用第一连接柱的第二端面增加了样品的固定端，在固定样品时，使得样品的两端均受到支撑。

Description

固定装置与样品减薄系统

技术领域

本申请涉及半导体器件制造领域，更具体地，涉及固定装置与样品减薄系统。

背景技术

透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope，TEM)是使用最为广泛的一类电镜，其工作原理为：利用电子束穿透样品，而后经多级电子放大后成像于荧光屏，从而形成样品的TEM图像，后续在对样品的TEM图像进行测量分析。

因为物质对电子束的散射能力很强，因而样品必须做的很薄才能让电子束穿过。目前常采用聚焦离子束(Focused Ion beam，FIB)仪器来制备样品，即采用FIB从纳米或微米尺度的待测结构中直接切取可供TEM研究的薄膜。制备样品的过程大致包括：首先将待测结构(例如晶圆上的部分结构)置于样品台上，在待测结构的预设区域镀上一层金属保护层予以保护，然后直接利用FIB从待测结构里切出一个厚度较厚的样品，利用纳米机械手在FIB样品腔里将厚度较厚的样品转移到特制的固定装置上，最后利用FIB将厚度较厚的样品减薄，从而实现样品的制备。由于固定装置仅会固定样品的一端，而样品固定端的远端悬空，因此，样品受到的支撑力不均匀，在利用FIB对厚度较厚的样品进行减薄的过程中，样品往往因为受到的支撑力不均匀导致样品的厚度不均从而发生变形，制样的均匀性较差，样品最终的厚度一致性降低。

因此，希望提供一种改进的固定装置，以提高样品减薄后的厚度一致性。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种改进的固定装置与样品减薄系统，使得在固定样品时，样品的两端均受到支撑，从而提高了样品减薄后的制样均匀性、厚度一致性。

根据本实用新型实施例的一方面，提供了一种固定装置，包括：主体部；第一固定柱，位于所述主体部上；第二固定柱，位于所述主体部上，并与所述第一固定柱间隔设置；以及第一连接柱，所述第一连接柱的第一端面与所述第一固定柱连接，所述第一连接柱的第二端面与所述第二固定柱之间具有容纳所述样品的开口。

可选地，所述第一连接柱的第二端面与沿所述主体部的平行方向的夹角不等于90度。

可选地，所述固定装置还包括设于所述第一连接柱的第一端面和所述第一固定柱之间的金属层。

可选地，所述固定装置还包括第二连接柱，其中，所述第二连接柱的第一端面与所述第二固定柱相连，所述开口设于所述第二连接柱的第二端面和所述第一固定柱的第二端面之间。

可选地，所述第一连接柱的第二端面与沿所述主体部的平行方向的夹角不等于90度，和/或所述第二连接柱的第二端面与沿所述主体部的平行方向的夹角不等于90度。

可选地，所述固定装置还包括设于所述第一连接柱的第一端面和所述第一固定柱之间的金属层，和/或所述固定装置还包括设于所述第二连接柱的第一端面和所述第二固定柱之间的金属层。

可选地，所述第一连接柱、所述第二连接柱与所述主体部在垂直于所述主体部方向上均具有间隔。

可选地，所述第一固定柱与所述第二固定柱的材料包括金属。

可选地，所述连接柱的材料包括硅。

根据本实用新型实施例的另一方面，提供了一种样品减薄系统，包括如上所述的固定装置；以及聚焦离子束发射装置，所述聚焦离子束发射装置的发射端朝向所述开口。

据本实用新型实施例提供的固定装置与样品减薄系统，通过在第一固定柱与第二固定柱之间设置与第一固定柱相连的第一连接柱，第一连接柱的第二端面与第二固定柱之间具有容纳样品的开口，其中，第一连接柱的第二端面作为样品固定端，在固定样品时，可以将样品的相对两端分别固定在第二固定柱与第一连接柱的第二端面上，使得样品的两端均受到支撑，从而提高了样品减薄后的制样均匀性、厚度一致性。

或者还在第一固定柱与第二固定柱之间设置与第二固定柱相连的第二连接柱，容纳样品的开口位于第一连接柱的第二端面与第二连接柱的第二端面之间，其中，第二连接柱的第二端面也作为样品固定端，在固定样品时，可以将样品的相对两端分别固定在第一连接柱的第二端面与第二连接柱的第二端面，也使得样品的两端均受到支撑，从而提高了样品减薄后的制样均匀性、厚度一致性。

进一步的，通过将第一连接柱第二端面和/或第二连接柱的第二端面设置为斜面，从而降低了样品与固定位置处的尺寸匹配精度要求，减少了固定难度。

因此，本实用新型提供的固定装置与样品减薄系统可以大大提高样品减薄后的制样均匀性、厚度一致性，更加有利于对大尺寸的样品进行检测。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单介绍，显而易见地，下面的描述中的附图仅涉及本申请的一些实施例，而非对本申请的限制。

图1示出了相关技术中的固定装置的结构示意图。

图2示出了图1中虚框处的放大结构示意图。

图3示出了本实用新型第一实施例的固定装置的结构示意图。

图4至图6示出了本实用新型第一实施例的样品固定步骤示意图。

图7示出了本实用新型第二实施例的固定装置的结构示意图。

图8示出了本实用新型第三实施例的固定装置的结构示意图。

图9示出了本实用新型第四实施例的固定装置的结构示意图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本实用新型。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，可能未示出某些公知的部分。为了简明起见，可以在一幅图中描述经过数个步骤后获得的半导体结构。

应当理解，在描述器件的结构时，当将一层、一个区域称为位于另一层、另一个区域“上面”或“上方”时，可以指直接位于另一层、另一个区域上面，或者在其与另一层、另一个区域之间还包含其它的层或区域。并且，如果将器件翻转，该一层、一个区域将位于另一层、另一个区域“下面”或“下方”。

如果为了描述直接位于另一层、另一个区域上面的情形，本文将采用“直接在……上面”或“在……上面并与之邻接”等表述方式。

在下文中描述了本实用新型的许多特定的细节，例如器件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本实用新型。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本实用新型。

如图1与图2所示，在相关技术中，样品的固定装置(sample holder)100包括主体部110与多个固定柱120，其中，样品例如是从晶圆上分离出的结构。多个固定柱120固定在主体部110上且间隔排列。样品10仅有一端固定在固定柱120上，之后再利用FIB将较厚的样品10减薄，其中，除了样品10的固定面之外，样品10其他表面均可以作为减薄面。然而，为了确保样品10固定的较为牢固，采用一端固定的样品10的尺寸不能太大。而且，当样品10在减薄过程中以及减薄后，样品10远端由于没有足够的支撑容易变形，导致制样不太均匀，且样品10厚度的一致性较差。

为解决上述问题，本实用新型提供了改进的固定装置，使得在固定样品时，样品的两端均受到支撑，从而提高了制样的均匀性、提高了样品减薄后的厚度一致性。本实用新型可以各种形式呈现，以下将描述其中一些示例。

图3示出了本实用新型第一实施例的固定装置的结构示意图。

如图3所示，本实用新型第一实施例的样品的固定装置200包括主体部210与多个固定柱。其中，多个固定柱固定在主体部210上且间隔排列，在相邻的两个固定柱中，其中一个作为第一固定柱221，另一个作为第二固定柱222。固定装置200还包括第一连接柱231与第二连接柱232，其中，第一连接柱231具有相对的第一端面与第二端面，且第一连接柱231的第一端面与第一固定柱221相连。第二连接柱232具有相对的第一端面与第二端面，且第二连接柱232的第一端面与第二固定柱222相连。在第一连接柱231的第二端面与第二连接柱232的第二端面之间设置有用于容纳样品的开口30，使得第二连接柱232的第二端面与第一连接柱231的第二端面相对且互不接触，其中，第一连接柱231的第二端面与第二连接柱232的第二端面作为用于固定样品的两个固定端。

在本实施例中，第一连接柱231、第二连接柱232与主体部210在垂直于主体部210方向(Y方向)上均具有间隔。第一固定柱221、第二固定柱222以及主体部210的材料包括金属材料。第一连接柱231与第二连接柱232的材料包括硅。固定装置200还包括金属层，该金属层位于第一连接柱231与第一固定柱221之间，和/或位于第二连接柱232与第二固定柱222之间，金属层用于粘接固定柱和对应的连接柱，金属层的材料包括但不限于钨。

然而本实用新型实施例并不限于此，本领域技术人员可以根据需要对主体部210、固定柱的材料进行其他设置，还可以根据需要对连接柱的材料以及与固定柱的连接固定方式进行其他设置。

图4至图6示出了本实用新型第一实施例的样品固定步骤示意图，其中，图4至图6仅示出了图3中对应于虚框内的部分。

如图4所示，将一根硅柱20固定在相邻的第一固定柱221与第二固定柱222之间，固定方式采用镀钨固定。

进一步的，根据待固定的样品的尺寸，利用FIB在硅柱20上切割出可容纳样品的开口30，硅柱20被分隔为第一连接柱231与第二连接柱232，如图5所示。

然而本实用新型实施例并不限于此，本领域技术人员可以根据需要对第一连接柱231与第二连接柱232的材料进行其他设置，例如为其他可以被FIB切割的材料。还可以将独立的第一连接柱231通过金属层粘接到第一固定柱211上，并且将独立的第二连接柱232通过金属层粘接到第二固定柱212上，其中，需要根据待固定的样品的尺寸设置独立的第一连接柱231与第二连接柱232的长度，第一连接柱231与第二连接柱232之间具有容纳样品的开口30。

进一步的，将样品10固定在两个连接柱之间的开口中，如图6所示。

在本实施例中，由于样品10的两端分别由第一连接柱231的第二端面和第二连接柱232的第二端面支撑，相比与一端固定支撑的方式而言，两端固定的受力更加均匀，可以增大样品10的尺寸，同时还能提高样品减薄后的制样均匀性、厚度一致性。

图7示出了本实用新型第二实施例的固定装置的结构示意图，其中，本实用新型第二实施例的固定装置与第一实施例大体一致，可以参照图2至图6的描述。与第一实施例的不同之处在于，第一连接柱231的第二端面与沿主体部210的平行方向的夹角不等于90度，和/或第二连接柱232的第二端面与沿主体部210的平行方向的夹角不等于90度。在更具体的实施例中，第一连接柱231的第二端面与X方向的夹角大于90度，并且第二连接柱232的第二端面与X方向的夹角小于90度。相比于第一实施例，在本实施例中，将第一连接柱231与第二连接柱232的第二端面均设置为斜面，在一些优选的实施例中，将样品10的固定端面与第一连接柱231、第二连接柱232的第二端面设置为互补的斜面，从而降低了样品10与固定位置处的尺寸匹配精度要求，减少了固定难度。当然，本领域技术人员可以根据需要仅将第一连接柱231与第二连接柱232的第二端面中的一个设置为斜面。

图8示出了本实用新型第三实施例的固定装置的结构示意图，其中，本实用新型第三实施例的固定装置与第一实施例大体一致，可以参照图2至图6的描述。与第一实施例的不同之处在于，本实施例的固定装置不包括第二连接柱，容纳样品10的开口设于第一连接柱232的第二端面与第二固定柱222之间，样品10的相对两端分别固定在第二固定柱222与第一连接柱231的第二端面上。进一步的，基于和第二实施例类似的构思，令第一连接柱231的第二端面与沿主体部210的平行方向的夹角不等于90度，在更具体的实施例中，第一连接柱231的第二端面与X方向的夹角大于90度，如图9所示。

根据本实用新型实施例的另一方面，提供了一种样品的减薄系统，包括聚焦离子束发射装置以及如上述第一实施例至第四实施例所描述的任一种固定装置，其中，聚焦离子束发射装置的发射端朝向固定装置中用于容纳样品的开口。

据本实用新型实施例提供的固定装置与样品减薄系统，通过在第一固定柱与第二固定柱之间设置与第一固定柱相连的第一连接柱，第一连接柱的第二端面与第二固定柱之间具有容纳样品的开口，其中，第一连接柱的第二端面作为样品固定端，在固定样品时，可以将样品的相对两端分别固定在第二固定柱与第一连接柱的第二端面上，使得样品的两端均受到支撑，从而提高了样品减薄后的制样均匀性、厚度一致性。

或者还在第一固定柱与第二固定柱之间设置与第二固定柱相连的第二连接柱，容纳样品的开口位于第一连接柱的第二端面与第二连接柱的第二端面之间，其中，第二连接柱的第二端面作为样品固定端，在固定样品时，可以将样品的相对两端分别固定在第一连接柱的第二端面与第二连接柱的第二端面，也使得样品的两端均受到支撑，从而提高了样品减薄后的制样均匀性、厚度一致性。

进一步的，通过将第一连接柱第二端面和/或第二连接柱的第二端面设置为斜面，从而降低了样品与固定位置处的尺寸匹配精度要求，减少了固定难度。

因此，本实用新型提供的固定装置与样品减薄系统可以大大提高样品减薄后的制样均匀性、厚度一致性，更加有利于对大尺寸的样品进行检测。

在以上的描述中，对于各层的构图、蚀刻等技术细节并没有做出详细的说明。但是本领域技术人员应当理解，可以通过各种技术手段，来形成所需形状的层、区域等。另外，为了形成同一结构，本领域技术人员还可以设计出与以上描述的方法并不完全相同的方法。另外，尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。

以上对本实用新型的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本实用新型的范围。本实用新型的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本实用新型的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本实用新型的范围之内。

Claims (10)

1.一种固定装置，用于固定样品，其特征在于，包括：

主体部；

第一固定柱，位于所述主体部上；

第二固定柱，位于所述主体部上，并与所述第一固定柱间隔设置；以及

第一连接柱，所述第一连接柱的第一端面与所述第一固定柱连接，所述第一连接柱的第二端面与所述第二固定柱之间具有容纳所述样品的开口。

2.根据权利要求1所述的固定装置，其特征在于，所述第一连接柱的第二端面与沿所述主体部的平行方向的夹角不等于90度。

3.根据权利要求1所述的固定装置，其特征在于，所述固定装置还包括设于所述第一连接柱的第一端面和所述第一固定柱之间的金属层。

4.根据权利要求1所述的固定装置，其特征在于，所述固定装置还包括第二连接柱，

其中，所述第二连接柱的第一端面与所述第二固定柱相连，所述开口设于所述第二连接柱的第二端面和所述第一固定柱的第二端面之间。

5.根据权利要求4所述的固定装置，其特征在于，所述第一连接柱的第二端面与沿所述主体部的平行方向的夹角不等于90度，和/或所述第二连接柱的第二端面与沿所述主体部的平行方向的夹角不等于90度。

6.根据权利要求4所述的固定装置，其特征在于，所述固定装置还包括设于所述第一连接柱的第一端面和所述第一固定柱之间的金属层，和/或所述固定装置还包括设于所述第二连接柱的第一端面和所述第二固定柱之间的金属层。

7.根据权利要求4所述的固定装置，其特征在于，所述第一连接柱、所述第二连接柱与所述主体部在垂直于所述主体部方向上均具有间隔。

8.根据权利要求1-7任一项所述的固定装置，其特征在于，所述第一固定柱与所述第二固定柱的材料包括金属。

9.根据权利要求1-7任一项所述的固定装置，其特征在于，所述连接柱的材料包括硅。

10.一种样品减薄系统，其特征在于，包括：

如权利要求1-9任一项所述的固定装置；以及

聚焦离子束发射装置，所述聚焦离子束发射装置的发射端朝向所述开口。

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