JP5410286B2 - S/temのサンプルを作成する方法およびサンプル構造 - Google Patents
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Description
傷を低減する。第2に、アンダーカット・プロセスで、中間薄化ステップとしての役割を果たし、この中間薄化ステップは、いくつかの異なる基板(TI SiGe、TI STI、MetroCal、IFX DTMO、Fujitsu contact)について適度に狭い範囲の幅まで薄片の厚さを減じる。薄片・サンプル527についてのアンダーカット602およびサイドカット604が、図14に示されている。
0は、走査の正確な回数または各走査間の距離を示すものではなく、むしろラインの勾配が、ビームが最終的なサンプル面に向かって動くにつれて走査速度が減少し、および滞留時間が増大することを示すものである。同様のラスタ・パターンが従来技術において既知であるが、それら同様のラスタ・パターンは典型的には、基板に深い穴を迅速にミリングするために使用されている。しかし、出願人は、このパターンを、サンプルの反りを引き起こすことなく薄片を精密に薄くするために使用できることを発見した。典型的には、このタイプのラスタ・パターンは、主にスパッタ物質の再堆積に対する懸念のために、非常に小さい構造の精密なミリングに用いられない。深い穴をミリングするために使用されるとき、プロセスはしばしば、ミリングの進捗状況を評価するために止められる。自動化したツールでこのパターンを使用することによって、ミリングを止めることなく仕上げさせ、再堆積物は大いに最小限度に抑えられる。
Claims (25)
- 基板からTEM分析用の1つまたは複数のサンプルを抽出する方法であって、
抽出される前記サンプルを有する前記基板をイオン・ビーム・システムの中に搭載する工程と、
前記基板表面上の第1のサンプル部位を位置決めする工程と、
前記第1のサンプル部位を撮像する工程と、
前記第1のサンプル部位について少なくとも1つの所望の第1の位置決めマーク位置を識別する工程と、
前記所望の第1の位置決めマーク位置で少なくとも1つの高精度の位置決めマークおよび少なくとも1つの低精度の位置決めマークの組み合わせをミリングする工程と、
前記位置決めマークに対する所望の前記サンプルについてのエッジ位置を決定する工程
と、
材料の薄層を残して前記所望のサンプル位置の両側の前記基板表面を自動的にミリングする工程と、
前記サンプルを抽出する工程と
を含み、前記高精度の位置決めマークは前記低精度の位置決めマークよりも小さく、
前記高精度の位置決めマークは前記低精度の位置決めマークに重ねて形成されている方法。 - 前記基板が半導体ウェハを含む、請求項1に記載の方法。
- 材料の薄層を残して前記所望のサンプル位置の両側の前記基板表面を自動的にミリングする工程が、厚さ500nm未満の材料の薄層を残して前記所望のサンプル位置の両側の前記基板表面を自動的にミリングする工程を含む、請求項1または2に記載の方法。
- 材料の薄層を残して前記所望のサンプル位置の両側の前記基板表面を自動的にミリングする工程が、厚さ100nm未満の材料の薄層を残して前記所望のサンプル位置の両側の前記基板表面を自動的にミリングする工程を含む、請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
- 前記基板表面上の前記第1のサンプル部位を位置決めする工程が、画像認識ソフトウェアを用いて前記基板表面上の前記第1のサンプル部位を位置決めする工程を含む、請求項1〜4のいずれかに記載の方法。
- 前記第1のサンプル部位について少なくとも1つの所望の第1の位置決めマーク位置を識別する工程が、前記第1のサンプル部位についての少なくとも1つの所望の第1の位置決めマーク位置を手動で位置決めする工程を含む、請求項1〜5のいずれかに記載の方法。
- 前記基板表面上の前記第1のサンプル部位と異なる第2のサンプル部位を位置決めする工程と、
第2の位置決めマーク位置と前記第2のサンプル部位の間の空間的関係が、前記第1の位置決めマーク位置と前記第1のサンプル部位の間の空間的関係に等しいものとなるように、前記第2のサンプル部位についての少なくとも1つの前記第2の位置決めマーク位置を識別するためにパターン認識を使用する工程と
をさらに含む、請求項1〜6のいずれかに記載の方法。 - 前記第1のサンプル部位について少なくとも1つの所望の第1の位置決めマーク位置を識別する工程が、CADデータから前記第1の位置決めマーク位置を位置決めする工程と、前記CADデータからの形状の情報に基づいてパターン認識によって前記基板上の前記所望の位置決めマーク位置を位置決めする工程とを含む、請求項1〜7のいずれかに記載の方法。
- 少なくとも1つの高精度の位置決めマークおよび少なくとも1つの低精度の位置決めマークの組み合わせをミリングする工程が、バルク・ミリングに適しているより低い解像度でのイオン・ビーム走査によって作成される前記サンプルの画像において認識できる少なくとも1つのより大きい位置決めマーク、およびより高い解像度でのイオン・ビーム走査によって作成される前記サンプルの画像において認識できる少なくとも1つのより小さい位置決めマークをミリングする工程を含む、請求項1〜8のいずれかに記載の方法。
- 材料の薄層を残して前記所望のサンプル位置の両側の前記基板表面を自動的にミリングする工程が、
バルク・ミリングに適している第1の大きいビーム直径を有するイオン・ビームを用いて前記所望のサンプル位置および前記少なくとも1つの低精度の位置決めマークを撮像する工程と、
前記少なくとも1つの低精度の位置決めマークの前記位置を用いて前記イオン・ビームを位置決めする工程と、
予め定められた深さを有する第1の矩形の穴を形成するように、前記所望のサンプル位置の第1の側面の矩形の領域内で前記ビームを走査する工程と、
第1および第2の矩形の穴の間に抽出されるサンプル・セクションを含む材料の垂直な層を残したまま予め定められた深さを有する第2の矩形の穴を形成するように、前記第1の側面から前記所望のサンプル位置の反対側の第2の側面の矩形の領域内で前記ビームを走査する工程と
を含む、請求項1〜9のいずれかに記載の方法。 - 精密ミリングに適している第2のより小さいビーム直径を有するイオン・ビームを用いて前記所望のサンプル位置、および、抽出されるサンプルの所望の最終的なエッジとほぼ平行な少なくとも1つの軸を有する高精度の位置決めマークを撮像する工程と、
前記軸に対する前記所望のサンプルについての前記エッジ位置を決定する工程と、
厚さ500nm未満の薄化したサンプルを残して前記第1の側面と第2の側面の両方から前記サンプル・セクションを薄化する工程と
をさらに含む、請求項10に記載の方法。 - 前記残りの薄化したサンプルが、厚さ100nm未満である、請求項11に記載の方法。
- 前記第1の側面と第2の側面の両方から前記サンプル・セクションを薄化する工程が、
材料の前記垂直な層のエッジを位置決めするために画像認識を使用する工程と、
材料の前記垂直な層の中央から離れるように前記所望のサンプルの厚さの半分で始まり、前記サンプルの前記第1の側面に向かって延在する領域内で材料をミリングして取り去ることによって前記サンプルの前記第1の側面を薄化する工程と、
材料の前記垂直な層の中央から離れるように前記所望のサンプルの厚さの半分で始まり、前記サンプルの前記第2の側面に向かって延在する領域内で材料をミリングして取り去ることによって前記サンプルの前記第2の側面を薄化する工程と
を含む、請求項11に記載の方法。 - 前記サンプルの側面を薄化する工程が、
ほぼ直角のイオン・ビームをラスタ・パターンでサンプル・セクションの外側から内側に向かって所望のサンプル面まで走査し、次いで前記サンプル・セクションの外側まで戻す工程を含んでおり、前記サンプル・セクションが所望の深さまで薄化するまで続く一連の走査によってサンプル・セクションを薄化するミリング・パターンで、前記イオン・ビームを前記サンプル・セクションの一方の側面に向ける工程と
を含む、請求項13に記載の方法。 - 前記ビームをラスタ・パターンで前記サンプル・セクションの外側から内側に向かって前記所望のサンプル面まで走査し、次いで前記サンプル・セクションの外側まで戻す工程が、前記所望のサンプル面と平行なx方向および前記所望のサンプル面に垂直なy方向を有するラスタ・パターンで前記ビームを走査する工程を含み、前記ラスタ・パターンが、前記ビームを前記x方向に前後に走査し、次いで前記所望のサンプル面に向かって前方に前記ビームを進ませる工程を含み、このビームを進ませる工程が、前記所望のサンプル面に達するまで続く、請求項14に記載の方法。
- ビーム滞留時間が、前記ビームが前記所望のサンプル面に近づくにつれて増大する、請求項14または15に記載の方法。
- 前記サンプル・セクションを薄化する工程が、薄化された部分の底部および側面でより厚い材料を残したまま、前記サンプルの中央部を薄化する工程を含む、請求項13〜16のいずれかに記載の方法。
- リアル・タイム・パターン認識を使用して前記イオン・ビームを位置決めし、前記サンプルが所望の厚さに達するとミリングのエンドポイントを見出す、請求項13〜17のいずれかに記載の方法。
- 前記薄化する工程中に電子ビームを用いて前記サンプル・セクションを撮像する工程と、所望のサンプルの厚さに達したか判定するために自動計測ソフトウェアを使用する工程とをさらに含む、請求項13〜17のいずれかに記載の方法。
- 基板から抽出するための2つ以上のTEM分析用のサンプルの調製の方法であって
前記基板表面上の第1のサンプル部位を位置決めする工程と、
前記第1のサンプル部位を撮像する工程と、
前記第1のサンプル部位についての1つまたは複数の所望の位置決めマーク位置を識別する工程と、
前記所望の第1の位置決めマーク位置で少なくとも1つの高精度の位置決めマークおよび少なくとも1つの低精度の位置決めマークの組み合わせをミリングする工程と、
前記基板表面上の前記第1のサンプル部位と異なる第2のサンプル部位を位置決めする工程と、
第2の位置決めマーク位置と前記第2のサンプル部位の間の空間的関係が、前記第1の位置決めマーク位置と前記第1のサンプル部位の間の空間的関係と等しいものとなるように、前記第2のサンプル部位について少なくとも1つの前記第2の位置決めマーク位置を識別するためにパターン認識を使用する工程と、
前記識別された少なくとも1つの第2の位置決めマーク位置で位置決めマークを自動的に作成する工程と、
前記位置決めマークに対する所望の抽出されるサンプルについてのエッジ位置を決定する工程と、
前記抽出されるサンプルを含む材料の薄層を残して所望のサンプル位置の両側の基板表面をミリングする工程と、
前記サンプルを前記基板から分離する工程と、
前記サンプルを抽出する工程と、
を含み、前記高精度の位置決めマークは前記低精度の位置決めマークよりも小さく、
前記高精度の位置決めマークは前記低精度の位置決めマークに重ねて形成されている方法。 - 材料の薄層を残して前記所望のサンプル位置の両側の前記基板表面をミリングする工程後、前記サンプル部位を撮像する工程と、
前記材料の薄層の厚さを決定するために自動化した計測ソフトウェアを使用する工程と、
画像の分析により、前記層が、所望の厚さより厚いと判定された場合、前記層を薄化するために前記基板表面をミリングする工程と、
前記所望の厚さに達するまでこれらの工程が繰り返される工程と
をさらに含む、請求項20に記載の方法。 - 前記サンプル部位についての1つまたは複数の所望の位置決めマーク位置を識別する工程が、
前記サンプル部位での前記基板表面上の構造の位置に対する精密な位置決めマーク位置を選択する工程と、
前記サンプル部位を撮像する工程と、
前記構造を位置決めし、前記精密な位置決めマーク位置を決定するためにパターン認識ソフトウェアを使用する工程と
を含む、請求項20または21に記載の方法。 - 前記サンプル部位についての1つまたは複数の所望の位置決めマーク位置を識別する工程が、前記抽出されるサンプルの所望の最終的なエッジとほぼ平行な少なくとも1つの軸を有する少なくとも1つの高精度の位置決めマーク、およびバルク・ミリングに適しているより低い解像度でのイオン・ビーム走査によって作成される前記サンプルの画像において認識できるより大きい位置決めマークを含む少なくとも1つの低精度の位置決めマークについての所望の位置決めマーク位置を識別する工程を含む、請求項20または21に記載の方法。
- 少なくとも1つの位置決めマークが、前記抽出されるサンプル上でミリングされる、請求項23に記載の方法。
- 基板からサンプルを抽出するシステムであって、
前記基板を支持するサンプルステージと、
基板をミリングするためのイオン・ビームを生成するイオン・ビーム源と、
前記請求項1〜24のいずれかの方法を実施するように前記イオン・ビーム源および前記ステージを制御するようにプログラムされる制御部と
を備えるシステム。
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