TW201237917A - Method and system for preparing a lamella - Google Patents
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Description
201237917 六、發明說明: c 明戶斤屬々頁】 參考相關申請案 本申請案宣告2010年6月6曰申請之美國臨時專利序號 US 61/361,538號的優先權,其係以參考方式併入本文中。 發明領域 本發明係有關於用以製備一用於穿透式電子顯微鏡之 樣本的方法及系統。 L· 發明背景 穿透式電子顯微鏡(TEM)係為一種技術,一電子束係穿 透一薄樣本,當電子束通過時會與該試件產生互動。一高 解析度影像可由該穿透電子束與試件的互動所形成。該薄 樣本能夠具有一幾微米之厚度。 業界對於提供用以產生用於穿透式電子顯微鏡之薄樣 本的方法與系統有日漸增加的需求。 C發明内容;2 發明概要 ^ ^ 一種万法,且竽 法能包括⑷藉由-操作器接收—遮罩以及_樣本; 她作器_鮮與樣核位在—影 胁 =樣本之-表面面對該影像裝置;⑷藉由該操::: ^與樣本’以致於使該遮罩魅樣本之 分’同時㈣縣的—第—暴料分_未《狀 201237917 中該對齊能夠包括藉由影像裝置得到遮罩與樣本之表面的 影像;⑷藉由該操作器將遮罩與樣本定位在一離子削薄機 前,以致於使該遮軍與樣本之表面面對離子削薄機,同時 使遮罩及樣本之間的空間關係維持不變;⑷藉由該削薄機 削薄樣本之第-暴露部分,同時藉由鮮祕該第—遮蔽 部分’直到薄片之—第—側壁露出為止;⑴藉由該操作号 在離子削薄機之前定位該遮罩以及樣本,以致 蓋該樣本之—第二遮蔽部分,同時使該樣本的未= 蔽部分保持未额;其中該第二_部 及在削薄該樣本之第-暴露部分期間所產生的4 (: :::削薄機削薄該樣本之-第二暴露部分,;= 及第:=露出為止,以便使該薄片能夠包括第-側壁以 及第-側壁,同時藉由遮罩遮蔽該第二 削薄兩側—自該二= :==r: “心=: 由影像裝置獲得該遮=樣==:作業能夠包括藉 操作器在離子邀㈣機以前定位該遮本並且藉由 使遮罩與樣本之表面面對該離子削薄機=舍以致於 罩與樣本之間的空間關係。 機π時不會改變遮 削薄樣本之第一暴露部 為止之後能夠隨即旋轉遮罩,以致^ 出薄片的第一側壁 第二遮蔽科,同時使樣本 '錢_住樣本之 第一暴露部分保持未受遮蔽。 201237917 =樣本之第-暴露部分,直到露出薄片的第一側壁 能夠隨即旋轉樣本,以致於使遮罩遮住樣本之第 一遮同時使該樣本的第二暴露部分保持未受遮蔽。 薄片之Γ二去除物料能夠包括(a)藉由離子削薄機從
St除遮罩及樣本至少其中—者,以便藉由遮罩= f機㈣之第二側的物料;以及⑷藉由離子削 機㈣片之第二側削薄物料,同時藉由遮罩遮住該薄片。 成像裝置光學軸線能夠正交於—削薄工具光學轴線。 藉由操作⑽料„叙衫位_罩及樣柄作業能 夠包括藉由操作器轉動該遮罩與樣本。 4削薄作業能夠包括在料離子_機之光學軸線的一 削薄光束旋轉之同時進行削薄。 該第一側壁與第二側壁之_距離不超過50奈米。 本發明能夠提供-種用以製備一薄片之系統,根據本 發明之一實施例,該线能夠包括-操作器、-影像裝置、 —離子削薄機以及-薄片摘取器。操作器能夠佈置成用 以··⑷接受—遮罩以及-樣本;在影像裝置前定位該遮罩 ,、樣本’以致於使㈣罩及樣本之—表面能夠面對影像裝 置;(b)協助對齊該遮罩以及樣本,以便使該遮罩遮住樣本 的-第-遮蔽部分’同時使該樣本之―第—暴露部分保持 未受遮蔽;⑷在-離子削薄機前定位該遮罩與樣本,以便 使遮罩以及樣本之表面㈣輯離子肖彳薄機,時不會改 變該遮罩與樣本之_空間難。離子肖彳薄機能夠佈置成 201237917 用以削/彝樣本的第一暴露部分,直到薄片的一第一側壁露 出為止,同時藉由該遮罩遮住第一遮蔽部分。操作器能夠 進一步佈置成在離子削薄機前定位該遮罩及樣本,以致於 使該遮罩遮住樣本的一第二遮蔽部分’同時使樣本之一第 二暴露部分保持未受遮蔽;其中該第二遮蔽部分能夠包括 薄片以及在削薄該樣本的第一暴露部分期間所產生的一空 間。離子削薄機能夠佈置成用以:(a)削薄該樣本之第二暴 露部分,直到薄片的一第二側壁露出為止,以便提供一能 夠包括第一侧壁以及第二側壁之薄片;及(b)自該薄片之兩 側去除物料。薄片摘取器能夠佈置成用以使該薄片自樣本 脫離。影像裝置能夠佈置成用以在對齊遮罩與樣本期間獲 得該遮罩以及樣本之表面的影像。 操作器係進一步佈置成用以:(a)協助遮罩與樣本之對 齊,以便使該遮罩遮住樣本的第二遮蔽部分,同時使樣本 之第二暴露部分保持未受遮蔽;及(b)在離子削薄機前定位 旱與樣本’以便使簡罩與樣本的表面能夠面· 削薄機’同時不會改變該遮罩與樣本之間的空間關係。 操作器能夠佈置成旋轉該遮罩,以致於使該遮罩遮 樣本的第二遮蔽部分,同時在離子削薄機將薄片的第一 壁暴露出來讀,魏樣本之第二《部分保持未受遮| 離子削薄機能夠佈置成用以自薄片之_第—側㈣ 料,同時使遮罩遮住該薄片;其中該操作器能夠佈置成 動遮罩與樣本至少射-者,以便藉由朗罩遮住薄片 瞻出該薄片之一第二側的物料;且其中該離子削薄4 6 201237917 係進一步佈置成用以自薄片之第二側削薄物料,同時藉由 該遮罩遮住薄片。 影像裝置光學軸線係與一削薄工具光學轴線正交。操作 器能夠佈置成用以在該離子削薄機前轉動該遮罩與樣本。 離子削薄機能夠佈置成用以在繞著該離子削薄機之光 學轴線轉動一削薄光束的同時削薄該樣本。 影像裝置可為一光學裝置。 影像裝置可為一掃描電子顯微鏡。 影像裝置可為一光學裝置以及一掃描電子顯微鏡之組 合。 薄片的第一側壁與第二側壁之間的距離不會超過50奈 米。 圖式簡單說明 本發明之進一步的細節、觀點以及僅作為範例之用的 實施例將參考所附圖式加以說明。在圖式中,相同的數字 係用以表示相似或功能類似的元件。圖式中之元件係以簡 化與清楚明確的方式加以顯示,並無需依照正確比例繪出。 第1圖顯示根據本發明之一實施例的一系統在對齊階 段期間之一部分; 第2圖顯示根據本發明之一實施例的一系統在一第一 削薄程序期間之一部分; 第3圖顯示根據本發明之一實施例的一系統在一第二 削薄程序期間之一部分; 第4a-4d圖顯示根據本發明之一實施例的削薄一樣本 7 201237917 之過程; 第5圖顯示根據本發明之—實施例的—離子削薄機; 第6圖顯示根據本發明之一實施例的一方法; 第7A-7E圖顯示根據本發明之一實施例的一操作器; 第8圖顯示根據本發明之一實施例的一系統; 第9圖顯示根據本發明之一實施例的一方法;及 第10A-1GD酬示根據本發明之-實施儀空氣鎖總成。 C實施方式3 較佳實施例之詳細說明 本發明之上述與其他目的、特性以及優點將由以下詳 細說明並結合所附圖式而變得顯而易見。在圖式中,類似 的參考字元表示不同圖式中之類似元件。 由於對於熟諸此技藝之人士而言,本發明之顯示實施 例絕大部分能夠使用電子S件以及電路加以實行,因此細 郎解釋程度並不會超過認為能夠用以理解與體認本發明所 陳述之内容所需要的㈣’以免絲或模糊本發明之學說。 本說明書提及旋轉操作,注意到的是,該旋轉能夠以 任何犯夠&供相同效果的運動組合加以取代。 本發明提供-種方法,且該方法係顯示於第6圖中。 本發明之方法能夠包括: a. 接受或產生―遮罩’該遮罩能_由微切割加以製 造,以便提供一高準確性遮罩或接受此一遮罩(階段61〇)。 b. 接受或產生一初始樣本,其應加以削薄,以便提供 一削薄樣本(階段62〇)。 201237917 c. 將該遮罩以及初始樣本供應到一操作器(階段630)。 d. 藉著使用一操作器對齊該遮罩與初始樣本,並藉著 一掃描電子顯微鏡、一光學顯微鏡或是其一組合觀察該對 齊程序(階段640)。 e. 繞著一第一軸線轉動該遮罩與初始樣本,同時保持對 齊,以致於使該遮罩與初始樣本面對一離子削薄機(階段 650) 〇 f.實行一第一削薄程序,其包括自包括薄片(其在第如 圖中係以元件符號27加以標示)之一區域(其在第知圖中係 以元件符號25加以標示)的一側去除物料(去除的物料形成 一空間,該空間在第4a-4d圖中係以元件符號22加以標示), 以便提供一完成部分削薄之樣本(階段660)。 g.繞著一第二軸線轉動該完成部分削薄之樣本(咬者# 由操作器改變遮罩與該完成部分削薄樣本之間的空間^ 係)’以便使完成部分削薄樣本之區域25的另—側暴露於離 子削薄機(階段670)。 ^ h.實行一第二削薄程序(階段680),其包括藉由離子削 薄機40自區域25之另一側(現已露出)去除物料,以產生一薄 片27,該去除物料之處形成一空間,該空間在第知_如圖= 係以元件符號22加以標示。 自薄片27之兩側去除物料(階段690),且藉以开彡成較 小空間24及26。 j.將該薄片27拆離(階段700)。 此外根據本發明之另一實施例提供第9圖的方法9〇〇 201237917 且"亥方法能夠包括下列階段: a.藉由—操作器接受一遮罩及一樣本之階段910。 本之一表面能夠面對該影像裝置的階 b•藉由操作器在一影像裝置前定位該遮罩與樣本,以 致於使該遮罩及該樣 段 912 〇 #由操作H對齊該遮罩與樣本,以致於使遮罩遮住樣 、未受遮蔽之階段914。該對齊包括藉由影像裝置獲得遮罩 與樣本之表面的影像。 —d•藉由操作器對齊《罩與樣本,使其在離子削薄機 刚疋位麵罩與樣本,以致於使該遮罩及樣本之表 面能夠 =_子_機’同時不會改變該遮罩與樣本之間的空間 關係之階段916。 e.藉由離子肖,m機削薄該樣本之第_暴露部分,直到薄
片::第-側壁露出為止,同時藉由遮罩 部分的階段9H 样太1L由㈣對齊該遮罩與樣本,以致於使該遮罩遮住 — 蔽部分’同時使樣本之第二暴露部分保持未 又遮蔽的階段920。該對審At奶勺紅 對〜夠包_由影像裝置獲得遮罩 及在削面的影像。該第二遮蔽部分能夠包括薄片以 及在削薄雜本的第-暴露部分期間所產生的-空間。 g·藉由㈣ϋ在離子_機前定位朗 時不會改變遮罩與樣本之間的空間關係之階段922。
Mt由離子削薄機削薄樣本之第二暴露部分,直到薄 201237917 片之一第二側壁露出為止,以提供包含該第一側壁以及第 二側壁之一薄片,同時藉由遮罩遮住該第二遮蔽部分的階 段924。 i. 藉由削薄機自該薄片之兩側去除物料的階段926。該 去除作業包括: 1. 遮住薄片,同時暴露出該薄片之一側。 2. 自薄片之該側削薄物料。 3. 遮住薄片,同時露出該薄片之一第二側,以及 4. 自薄片之該第二側削薄物料。 j. 將該薄片自樣本拆離之階段928。 參考第1-3圖以及第8圖,該系統10包括: a. —操作器100(其包括多重控制元件,諸如遮罩角度架 101、樣本角度架102)。 b. —影像裝置,諸如一掃描電子顯微鏡(包括例如一物 鏡30、背散射電子(BSE)偵測器32、散射電子(SE)偵測器 34、穿透式電子顯微鏡(TEM)偵測器33以及一電子來源、電 子光學與其他組件,其能夠包括一掃描式電子顯微鏡(SEM) 鏡體35)。 c. 一離子削薄機40。 d. —控制器99,用以控制該系統。 根據一實施例,該系統亦能夠包括組件,諸如一真空 系統90、一真空腔室91、光學顯微鏡92、防振系統94、基 座96、空氣鎖1300、基座板98。離子束單元40包括各種不 同的組件(某些組件顯示於第10圖與第12圖中),諸如一氙供 201237917 應單元42以及一離子搶44。 系統10能夠產生或接受一遮罩50,該遮罩能夠藉 切割加以製造,以便提供一高準確性遮^如果系統係產 生遮罩50,則其包括一微切割單元(未顯示)。 第7 A - 7 E圖顯示根據本發明之不同實施例的一操作器 100。第7A圖係為操作器100之一正視圖,第7B圖係為該操 作器100之一俯視圖,第7C圖係為該操作器1〇〇之一側視 圖,且第7D圖與第7E圖係全為根據本發明之不同操作器 100之三維視圖。 操作器100包括兩個獨立的子單,其二者皆 位於一主要轉動架13〇上。該轉動架13〇係藉由引擎 130(1)-130(4)加以隔開與驅動。 第二子單元120能夠操作樣本及遮罩,且能夠具有X、 Y、Z與Θ架。在第6圖中,這些架子係以下列元件符號加以 標示:X-架100(1)、Y-架刚⑵、z_架⑽⑶以及0架1〇〇(5)。 第一子單元110能夠操作樣本,其能夠例如藉著對於由 該第二子單元120所引發的任何運動移動該遮罩,進而改變 遮罩與樣本之間的空間關係。注意到的是,遮罩與樣本各 自月b夠藉由子單元加以移動,其個別能夠對於彼此進行移 動’且不共用諸如轉動架130之架子。 第一子單元110能夠具有x、Y、2與0架。在第6圖與第 9圖中’這些架子係以下列元件符號加以標示:χ_架 100(11)、Y-架(未顯示)、乙架1〇〇⑼以及0架1〇〇⑻。 第二子單元120能夠操作該遮罩,且亦能夠操作諸如遮 12 201237917 罩、校正板、光圈、沈積用標片等技術配件。 第一子單元110能夠自一樣本固持器(亦稱之為梭件 103)接受該樣本或技術配件。梭件103能夠加以運送,直到 其定位在樣本角度架100(8)上為止。 該等架子係連接在結構元件之間,諸如橫樑、軌道、 導引線以及類似標示之元件符號101(1)〜101(5)。 參考第1圖,利用偵測器32且/或34,使用掃描電子顯 微鏡監控該初始樣本21以及遮罩50之間的對齊程序。 該對齊程序能夠包括對齊該遮罩50以及初始樣本21, 以致於使其彼此平行(二者能夠水平或是以任何其他方式 加以定位),並將遮罩50之邊緣直接定位在一假想線上,其 代表初始樣本在一第一削薄程序期間進行削薄作業以後的 所需削薄邊緣,此假想線能夠位在距離經削薄樣本21之一 中心數奈米處。軸線55顯示出該遮罩在完成對齊程序之後 係處於水平狀態。位於初始樣本21之邊緣25上的遮罩50之 邊緣53的跡線以及初始樣本31的中心22之間的距離(D23) 僅有幾奈米,其約為經削薄樣本21”之完成厚度的一半。 一旦完成對齊程序,則繞著一軸線(繞著X軸線121)轉 動該遮罩50以及初始樣本21,同時保持對齊,以致於使遮 罩50以及初始樣本21面對離子削薄機40。 第2圖顯示離子削薄機40能夠實行一第一削薄程序,其 包括自一區域25之一側去除物料(該去除物料之處所形成 的空間在第4 a - 4 d圖中係以元件符號2 2加以標示),該區域包 括薄片(在第4d圖中以元件符號27加以標示)。該第一削薄程 13 201237917 序能夠暴露出薄片之一第一側壁。 第一削薄程序能夠包括藉著使用偵測器32且/或34以 -雙偏折方式去除物料,同時藉由掃描式電子顯微鏡觀察 該削薄作業。削薄機之離子束42能夠在χ_γ平面中偏折, 但並非必須如此。 削薄程序以後,操作器100能夠(例如藉d 繞著-X軸線轉動該部分削薄樣本21,)改變該遮罩5〇以石 π刀肖! 4樣本21之間的空間關係,以便使包括完成樣本备 “ Ρ刀肖丨4樣本之區域25的另—側暴露於離子肖彳薄機仙。 第3圖·‘、頁不—第二削薄程序,其包括自該區域25之另-側(見已露出)去除物料,以便提供—薄片27,去除物料之肩 形成一空間,該空間在第4a_侧中仙元件符⑽加以相 不。該第—削薄程序能夠暴露出薄片之-第二側壁。 因此》亥第與第二削薄程序形成一薄片,其外型能罗 相當長其厚度),且具料絲触財行之側壁 在完成第二肖情程序之後,薄片之兩側仍然與圍繞真 °的物料相連接。這些侧面能夠藉由-絲較少物料之 =暫的削薄程序加㈣斷連接關係。該去除作業能夠名 遮罩或未使用遮罩之_加以進行,因為削薄該薄片 之此兩側的精確性較不重要。 例如,如果去除作業係藉由遮罩之協助加以實行,則 其能夠包括:⑴改變遮罩與關薄樣本之_空間關係, 3暴露出接近該薄片之—側的-第—區域(其在第3c圖 凡件符號24加以標示),其仍然與圍繞該薄片的物料 14 201237917
相連接;(·· A ^ 11削溥該第一區域,以便使薄片之該側自圍繞該 少 勿料脫離;(hi)改變遮罩與經削薄樣本之間的空間關 '、、便暴露出接近該薄片之另一侧的一第二區域,其仍 然與圍繞> @ u t, 吻溥片的物料相連接;(iv)削薄該第二區域(其在 中係以元件符號26加以標示),以便使薄片之另一側 自圍繞Ί亥、笔y ^ , Z /專片的物料脫離。 a系、、先1〇能夠包括一可縮式BSE偵測器、一SE偵測器或 /、、、' s开式。在以高濺擊率之初始離子 尸,,才篆 4 ' /_、八、 7之觀察能夠藉由可縮式BSE偵測器32加以達成, 其在第i n 'tM糸顯不成位於物鏡3〇之柱件下方。 偵測器丨的是,偵測器之數量、位置、種類,以及各種 °卩件數量(以及其尺寸與形狀)能夠與所示之範例 不同。 &目1考苐5圖,離子削薄機4〇(亦稱之為離子濺擊系統)能 夠具有以下萨士 能力,γ 以及自由度:⑴範圍寬廣的離子能量控制 以am、便此夠進行快速塊材去除作業,增進加工效果, 工品質#。削薄模式以便對於進行處理之樣本提供最高完 離子束俨(U)T5J離子流密度,以便縮短加工時間。(iii)沿著 θd面方向控制離子流密度’以便對於—樣本提供 习9的加一丁- 存、 。(1V)離子束對於樣本具有可變化之入射角 沒,U避免斜於# 、;该樣本表面產生選擇性削薄。(v)控制離子 束之尺寸與频,以便提供各料_應践技術模式。 (VI)離子束脈衝’以便對於樣本加卫提供均勻性。⑺離子束 精確定位卩便提供—特殊區域之樣本加卫。⑽離子束以 15 201237917 正交方向掃描,以便對於樣本加工提供均句性。⑽共心 離子束繞❹域軸,讀對於樣本加讀供均勾性。 該離子減擊系統4〇能夠包括:(i)雙電聚化離子來源, 以便啟動電漿,⑻離子束形組,以便自該電漿掏取及 收集正電祕子束,⑽最終光學元件,以便將離子束聚 焦,並且將該離子束導引到一經加工樣本,(峨氣供應系 統’以便提供一穩定且特定壓力之自動氣體運送,⑺洩漏 閥’其提供自動提供用於電漿啟動以及離子束成形之進入 離子源的氣體測量數值,及⑽電子及電源供應,以便對於 δ亥離子濺擊系統提供自動控制。 離子削薄機之一非限定範例係揭露於標題為「導引多 重偏斜離子束㈣-工作件以及判定與控制其範圍」的美 國專利申請公開案2008/0078750Α1號中,其内容係以參考 方式併入本文之中。 參考第10A-10D圖,該系統具有一空氣鎖13〇〇。第1〇Α 圖係為根據本發明之一實施例的一空氣鎖13〇〇以及一真空 腔室91之壁部91(1)的一概略橫剖面圖。 第10Β圖係為根據本發明之一實施例的一空氣鎖 1300、一真空腔室91、以及一操作器100之一俯視圖。第10C 圖顯示在藉由進料桿加以支撐的樣本進入真空腔室91以前 之該空氣鎖。 第10C圖係為根據本發明之一實施例的一空氣鎖 1300、一真空腔室91、以及之一操作器1〇〇之一橫剖面圖。 第10C圖顯示藉由進料桿加以支撐的樣本在進入真空腔室 16 201237917 91以前之該空氣鎖。 第10D圖係為根據本發明之一實施例的一空氣鎖 1300、—真空腔室9卜以及-操作器勵之-橫剖面圖。第 10D圖顯不在藉由進料桿加以支樓的樣本置於真空腔室91 時之該空氣鎖。 二氣鎖13 G G之功能係在於能約將不同的樣本以及技術 :件裝載/卸載進入該真空腔室(第9圖中以元件符號91加以 )諸如遮罩、;^正板、細,以及用於沈積等之目標 件,而無需使該真空腔室91通氣。 §亥空氣鎖1300包括: /·-裝載開口簡’其在主要外罩咖上具有—滑動密 封盍132G,用以將樣本以及技術配件裝制進料系統或自 其卸載,及自圍繞該操作器之真⑽室却載或裝載到其上。 b·-進料系統’其包括進料桿13〇5,該進料桿能夠將 3~5件樣本以及諸如遮罩、校正板、錢、沈積目標件等技 術配件裝人真空腔室,而無f使該空氣鎖進行額外的通 氣。進料桿1305之介面部件(鼓件)應具有多個尾部,以便將 承載該樣本或是一技術配件之梭件安裝於其上。 c·-切斷閥1350’其用以避免真空腔室在將樣本及技術 配件裝載到進料系統與自其卸載期間產生通氣。 空氣鎖1300係鄰接位於該真空腔室91之壁部9ι(ι)中的 一開口,以致於當該切斷閥1350開啟時,進料桿13〇5便能 夠進入該真空腔室91,且制是該真⑼㈣之内部空間 91(2)。該空氣鎖13()()以及尤其是裝載開口(空間)在進料桿 17 201237917 1305進入真空腔室以前已經進行抽真空處理。當切斷閥 1350關閉時,則空氣鎖1300係以一能夠避免氣體進該真空 腔室91之方式加以鎖住。 操作器100能夠包括下列台架,且這些台架之特徵係在 於以下參數: 主要轉動架130 : 引動器類型: 壓電式馬達 引動器模式: 步進及掃描式 行程: 最小120度 最大速度: 10度/秒 最大加速度: 1000度/秒2 編碼器關閉迴路時定位精度: 150 毫度(m°) 解析度: 50微米 第一子單元110 : X-軸線 100(1) 引動器類型: 壓電式馬達 引動器模式: 步進及掃描式 行程: 30毫米 最大速度: 5毫米/秒 最大加速度: 1000毫米/秒: 編碼器關閉迴路時定位精度: 1000奈米 解析度: 1奈米 Y-軸線 100(2) 引動器類型: 壓電式馬達 18 201237917 引動器模式: 步進及掃描式 行程: 25毫米 最大速度: 10毫米/秒 最大加速度: 1000毫米/秒2 編碼器關閉迴路時定位精度: 1000奈米 解析度: 1奈米 Z-軸線 100(3) 引動器類型: 壓電式馬達 引動器模式: 步進及掃描式 行程: 30毫米 最大速度: 5毫米/秒 最大加速度: 1000毫米/秒2 編碼器關閉迴路時定位精度: 1000奈米 解析度: 1奈米 Θ-軸線(在轴線中能夠具有穿透孔) 100(5) 引動器類型: 壓電式馬達 引動器模式: 步進及掃描式 行程: 360度 最大速度: 45度/秒 最大加速度: 1000度/秒2 編碼器關閉迴路時定位精度: 500毫度 解析度: 100微度 第二子單元120: X-軸線 100(11) 19 201237917 引動器類型: 壓電式馬達 引動器模式: 步進及掃描式 行程: 30毫米 最大速度: 5毫米/秒 最大加速度: 1000毫米/秒2 編碼器關閉迴路時定位精度: 1000奈米 解析度: 1奈米 Y-軸線.(未顯示) 引動器類型: 壓電式馬達 引動器模式: 步進及掃描式 行程= 25毫米 最大速度: 10毫米/秒 最大加速度: 1000毫米/秒2 編碼器關閉迴路時定位精度: 1000奈米 解析度: 1奈米 Z-軸線 100(9) 引動器類型: 壓電式馬達 引動器模式: 步進及掃描式 行程: 30毫米 最大速度: 5毫米/秒 最大加速度: 1000毫米/秒2 編碼器關閉迴路時定位精度: 1000奈米 解析度: 1奈米 R-軸線 100(8) 20 201237917 引動器類型: 壓電式馬達 引動器模式: 步進及掃描式 行程: 360度 最大速度: 45度/秒 最大加速度: 1000度/秒2 編碼器關閉迴路時定位精度: 250毫度 解析度: 150微度 參考第1圖與第5圖,初始樣本以及經削薄樣本其特徵 係在於以下參數: 輸入樣本厚度 20〜30微米 削薄樣本厚度 10~50奈米 交會處區域内的厚度變化 < 5奈米 圍繞目標特徵之削薄區域(交會區域) 厚度< 50奈米 10 X 5微米 厚度< 100奈米 30 X 10微米 厚度< 200奈米 100 X 15微米 交會處區域之局部化範圍 假影程度 5〜10奈米 無法定形 < 1奈米 點瑕疵 < 1奈米 氙污染 < 10-9 % 本發明能夠藉著利用習用的工具、 •方法以及組件加以 實行。因此,本文中並不會提出此等工具、組件以及方法 之細節。在先前敘述中提出不同的特定案例詳細說明,以 21 201237917 便提供讀者對於本發明具有透徹的理解。然而,應體認到 的是,能夠實行本發明,而無需依靠本文中所特別提出的 細節。 本說明書中僅顯示與描述本發明之示範性實施例以及 其多樣性的一些範例。理解到的是,本發明能夠使用於不 同的其他組合及環境,且能夠加以改變與修正,而不會脫 離文中所描述之本發明觀念的範疇。 【圖式簡單說明】 第1圖顯示根據本發明之一實施例的一系統在對齊階 段期間之一部分; 第2圖顯示根據本發明之一實施例的一系統在一第一 削薄程序期間之一部分; 第3圖顯示根據本發明之一實施例的一系統在一第二 削薄程序期間之一部分; 第4a-4d圖顯示根據本發明之一實施例的削薄一樣本 之過程; 第5圖顯示根據本發明之一實施例的一離子削薄機; 第6圖顯示根據本發明之一實施例的一方法; 第7 A-7E圖顯示根據本發明之一實施例的一操作器; 第8圖顯示根據本發明之一實施例的一系統; 第9圖顯示根據本發明之一實施例的一方法;及 第10A-10D圖顯示根據本發明之一實施例的空氣鎖總成。 【主要元件符號說明】 10…系統 21...初始樣本 22 201237917 2Γ...完成部分削薄樣本 2Γ...完成削薄樣本 22.. .空間 23.. .空間 24…第一區域 25.. .區域/邊緣 26…第二區域 27.. .薄片 30.. .物鏡 31…初始樣本 32…背散射電子(BSEM貞測器 33.. .穿透式電子顯微鏡(TEM) 偵測器 34.. .散射電子(SE)偵測器 35.. .掃描式電子顯微鏡(SEM) 鏡體 40.. .離子削薄機 42.. .氙供應單元/離子束 44.. .離子搶 50.. .遮罩 53.. .邊緣 55.. .軸線 90.. .真空系統 91…真空腔室 91(1)…壁部 91(2) ...内部空間 92.. .光學顯微鏡 94…防振系統 96.. .基座 98.. .基座板 99.. .控制器 100.. .操作器 100(1) ...X-架 100(2) ...Y-架 100(3) ...Z-架 100(5) ...Θ架 100⑻…角度架 100⑼...Z-架 100(11) ...X-架 101.. .遮罩角度架 101(1)~101(5)…結構元件 102.. .樣本角度架 103.. .梭件 110…第一子單元 120.. .第二子單元 121.. .X轴線 130…主要轉動架 130(1)~130⑷…引擎 23 201237917 600...方法 1310. 610~700.·.階段 1320. 900...方法 1330. 910〜928...階段 1350. 1300...空氣鎖 D23.. 1305...進料桿 .裝載開口 .滑動密封蓋 .主要外罩 ..切斷閥 .距離 24
Claims (1)
- 201237917 七、申請專利範圍: 1. 一種用以製備薄 ―丄 乃之方法,該方法包含. 器接受-遮罩及-樣本: =由則呆作器將該遮罩與 置别方,叫於該•及該 讀在1像裝 置; 表面面對該影像裴 精由該操作H對齊_以 遮住該樣本之一第一、Αν ΜΜ樣本,以致於該遮罩 本" 獲得該遮罩與該樣本之表面的影2括糟由該影像裝置 藉由該操作n將該料 壤Μ A 士 、^樣本疋位在一離子削 相則方,㈣_料 薄機,同時纽變該遮罩輕樣7表面面對該離子削 /、DX樣本之間的空間關係; 猎由_子削薄機削薄該樣本 到露出該薄片之一第-側壁A卜 暴路心直 該第-遮蔽部分;心為止,同時藉由該遮罩遮住 “措由該操作器將該遮罩與該樣本定位在該離子削 缚機前方,以致於該遮罩遮住該樣本之第二遮蔽部分, 同時保持《本之第二暴露•未受麵;其中該第二 遮蔽部分包含該薄片以及在削薄該樣本的第-暴露部 分期間所產生之一空間; 藉由該離子削賴肖情該樣本之第二暴露部分,直 到露出該薄片之-第二側壁為止,以提供包含該第一側 壁以及第二側壁之-薄片,同時藉由該遮罩遮住該第二 25 201237917 遮蔽部分; 藉由該削薄機自該薄片之兩側去除物料;及 將該薄片自該樣本拆離。 2. 如申請專利範圍第1項之方法,其包含: 藉由該操作器對齊該遮罩與該樣本,以致於該遮罩 遮住該樣本之第二遮蔽部分,同時保持該樣本之第二暴 露部分未受遮蔽;其中該對齊包含藉由該影像裝置獲得 該遮罩及該樣本之表面的影像;及 藉由該操作器將該遮罩與該樣本定位在該離子削 薄機前方,以致於該遮罩及該樣本之表面面對該離子削 薄機,同時未改變該遮罩與該樣本之間的空間關係。 3. 如申請專利範圍第1項之方法,其中削薄該樣本之第一 暴露部分直到露出該薄片之第一側壁為止之後接著係 轉動該遮罩,以致於該遮罩遮住樣本之第二遮蔽部分, 同時保持該樣本的第二暴露部分未受遮蔽。 4. 如申請專利範圍第1項之方法,其中削薄該樣本之第一 暴露部分直到露出該薄片之第一側壁為止之後接著係 轉動該樣本,以致於該遮罩遮住樣本的第二遮蔽部分, 同時保持該樣本之第二暴露部分未受遮蔽。 5. 如申請專利範圍第1項之方法,其中自該薄片之兩側去 除物料包含: 藉由該離子削薄機自該薄片之一側去除物料,同時 藉由該遮罩遮蔽該薄片; 藉由該操作器移動該遮罩與該樣本中之至少一 26 201237917 自該…之-第 時::=::_之第二_物料,同 6. ==r_ 將4=::::=交;且其中藉由該_ , ’疋位在該離子削薄機前方係包含萨 由_作器轉動該遮罩及該樣本。.手匕3藉 7. 如申請專利範圍第】項之方法, 薄光束繞著㈣包3使-削 削薄。薄機之光學軸線轉動的同時進行 8 專利範圍第1項之方法,其中郷像裝置係為- 先學裝置。 9.如申請專利蘭第W之方法,其中該影像裝置 私式電子顯微鏡。 10.2請專利範圍第W之方法,其中該第一側壁與第二 貝’』之間的-距離不會超過50奈米。 .種用以製備薄片的系統’該系統包含一操作器、_影 裝置 |子削薄機以及—薄片摘取器; 其中該操作器係佈置成: 接受一遮罩及一樣本; 將該遮罩與該樣本定位在該影像裝置前方,以 致於该遮罩及該樣本之一表面面對該影像裝置; 協助進行該遮罩與該樣本之對齊,以致於該遮 27 201237917 罩遮住該樣本之—第-麵部分,_保持該樣本 之一第一暴露部分未受遮蔽,· 將該遮置及該樣本定位在該離子削薄機前 方,以致於該遮軍與該樣本之表面面對該離子削薄 機,同時未改變該遮罩與該樣本之間的空間關係,· 其中該離子削薄機係佈置成可削薄該樣本之第一 暴露部分直到露出該薄片之―第—側《“止,同時 藉由该遮罩遮住該第一遮蔽部分; 其中該操作器係進一步佈置成·· 將該遮罩及錄本定位在鋪子卿機前方,以致 於該遮罩遮住該樣本之_第二遮蔽部分,㈣保持該樣 本之第二《部分未受雜;其中該第二錢部分包括 該薄片以及在_該樣本之第―暴露部分期間所產生 的一空間’·其中該離子削薄機係佈置成: 削薄該樣本之第二暴露部分直到暴露出該薄片之 第二側壁為止,以提供包含該第-與第二側壁之一薄 自該薄片之兩側去除物料; 置成可自該樣本拆離 其中該薄片摘取器係加以佈 該薄片;及 其中該影像裝置係佈置成在對齊該遮罩與該樣本 期間獲得該遮罩以及樣本之表面的影像。 器係進一步 如申請專利範圍第_之系統,其中該操作 佈置成: 28 12. 201237917 協助進行該料與《本之對齊,以便使該遮罩遮 主邊樣本之第二遮蔽部分,同時保持該樣本之第二暴露 部分未受遮蔽;及 將該遮罩與該樣本定位在該離子削薄機前方,以致 於該遮罩與該樣本之表面面對_子_機同時未改 變该遮罩與該樣本之間的空間關係。 申請專利範圍第η項之系統,其中該操作器係佈置成 在該離子Μ機暴露出該薄片的第_側壁以後可轉動 t遮罩’⑽於麵罩遮㈣樣本H蔽部分,同 時保持該樣本的第二暴露部分未受遮蔽。 申請專利範圍第u項之系統,其中該操作器 在_子削薄機暴露出該薄片的第一側壁以後,可轉$ =本’以致於該遮罩遮住該樣本之第二遮蔽部分 時保持該樣本的第二暴露部分未受遮蔽。 门 ==第U項之系統,其中該離子削薄機係佈 該第:側去除物料,同時該遮罩係遮住 中之至Γ 4作讀佈置成可移動該遮罩與該樣本 :之至乂-者’以便藉由該遮軍遮住該薄片 露出物料;且其中該離子削薄機係進: 罩遮住該薄片㈣片之第二側削薄物料,同時藉由該遮 16.=申請專利範圍第U項之系統,其中—影像裝 ·Μ糸與一削薄工具光學轴線正交;且其中該操作器: 置成可在該離子削薄機前方轉動該遮罩與該樣本 29 201237917 17. 18. 19. 20. 如申請專利範圍第11項之系統,其中該離子削薄機传佈 置成使-削薄光束繞著該離子削薄機之光學 的同時削薄該樣本。 、轉動 如申睛專㈣圍第11項之系統’其中該影像裝置係 光學裝置。 如申請專利範圍第η項之系統’其中該影像褒置係為掃 描式電子顯微鏡。 如申請專利範圍第11項之系統,其中該第—側壁與第二 侧壁之間的一距離不會超過50奈米。 30
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