用于制备透射电子显微镜的样品的方法技术

提供了一种衬底，该衬底在其表面上包括由给定形貌限定的图案化区域。该衬底将被加工以获得该衬底的切片形式的TEM样品。根据本发明专利技术的方法，通过在该衬底的与该图案化区域隔开的局部目标区域上沉积对比材料层来在该形貌上沉积对比材料的共形层。该材料是通过电子束诱导沉积(EBID)来沉积的。沉积参数，沉积在目标区域中的层的厚度以及所述目标区域到该图案化区域的距离，使得对比材料的共形层被形成在该图案化区域的形貌上。在此之后是保护层的沉积，这不破坏图案化区域中的形貌，因为该形貌受共形层保护。TEM样品以本领域内已知的方式，例如通过FIB，来制备。共形对比层提供与保护层的良好对比度，由此允许高质量的TEM分析。由此允许高质量的TEM分析。由此允许高质量的TEM分析。

【技术实现步骤摘要】
用于制备透射电子显微镜的样品的方法


[0001]本专利技术涉及透射电子显微镜(TEM)的领域，尤其涉及用于制备TEM样品以可视化如在半导体加工中产生的纳米级结构的方法。

技术介绍

[0002]透射电子显微镜广泛用于半导体行业，用于观察晶体管和存储器结构的最精细细节，直至原子级。困难的步骤之一是透射电子显微镜样品制备。这是在聚焦离子束铣削(FIB)工具中完成的，由此从所研究的样品中取出数十纳米数量级的薄片。样品切片需要足够薄以显示电子透明度。为了保护结构本身不在制备薄片时被铣削，需要掩模和保护层。该保护层可通过各种方法来涂敷：旋涂、物理气相沉积、化学气相沉积、蒸发或这些方法中的顺序应用的两种或多种方法的组合。然而，具有聚合物顶面的样品(例如包括图案化的聚合物光刻胶层)容易被上述任何方法破坏，或者这些样品未展现出与保护层的足够对比度以至于无法在透射电子显微镜观察期间被区分。在诸如聚合物抗蚀剂线或多孔硅结构等脆弱结构的情况下无法选择通过溅射技术来沉积附加对比层，因为溅射技术将破坏结构。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目标是提供针对上述问题的解决方案。该目标通过所附权利要求书中公开的方法来达成。提供一种衬底，在该衬底的表面上包括由纳米大小的特征(例如，一组平行的聚合物抗蚀剂线)的给定形貌限定的图案化区域。该结构将被加工以获得横向于衬底表面切出的衬底切片的形式的TEM样品，旨在通过TEM可视化该形貌。根据本专利技术的方法，通过在该衬底的与该图案化区域隔开(即，位于距图案化区域非零距离)的局部目标区域上沉积较厚的对比材料层来在该形貌上沉积薄对比材料共形层。沉积在目标区域上的材料是通过电子束诱导沉积(EBID)来沉积的，即不使用掩模来覆盖局部目标区域以外的衬底表面。通过对沉积在目标区域中的层的厚度以及所述目标区域到图案化区域的距离的合理选择，在图案化区域的形貌上形成对比材料的共形层，即遵循该形貌但不填充该形貌的相邻各特征之间的空间的层。在此之后是保护层的沉积，这不破坏图案化区域中的形貌，因为该形貌受共形层保护。TEM样品以本领域内已知的方式，例如通过FIB，来制备。共形对比层提供与保护层的良好对比度，由此允许高质量的TEM分析。
[0004]本专利技术尤其涉及一种用于制备透射电子显微镜(之后缩写为TEM)的样品的方法，包括以下步骤：
[0005]‑
提供衬底，该衬底在其表面上包括图案化区域，该图案化区域包括限定形貌的图案特征，
[0006]‑
在该图案化区域上沉积保护层，
[0007]‑
通过移除该衬底的薄切片的任一侧的材料来以切片形式产生样品，该切片与至少数个特征横向定向，以便通过TEM来可视化所述特征。
[0008]特征在于，该方法进一步包括在沉积保护层的步骤之前的，通过在与图案化区域
隔开的至少一个目标区域中局部沉积对比材料层来在形貌上产生对比层的步骤，其中局部沉积由只对该至少一个目标区域施加的电子束诱导沉积来执行，以使得对比材料的一部分也被沉积在该目标区域周围，由此在图案化区域中的至少一些特征上形成对比材料的共形层。
[0009]根据一实施例，图案化区域的特征由聚合物形成，并且对比材料是重金属，例如Pt。
[0010]根据一实施例：
[0011]‑
特征是由给定宽度、高度和间距限定的平行线，
[0012]‑
图案化区域是此类线的阵列，并且
[0013]‑
该至少一个目标区域位于该阵列的一侧，在横向于这些线的方向上与该阵列间隔开。
[0014]根据一实施例，对比材料被沉积在单个目标区域中，并且共形层的厚度因变于距目标区域的距离而减小。
[0015]根据一实施例，对比材料被沉积在两个或更多个目标区域中，并且该共形层通过以下操作来至少部分地形成：添加作为在两个或更多个目标区域中沉积对比材料的结果而形成的共形层。
[0016]本专利技术还涉及使用电子束诱导沉积来将对比材料层沉积在包括限定形貌的图案特征的图案化区域上，这通过将对比材料层局部沉积在与图案化区域隔开的至少一个目标区域中，使得对比材料的一部分也被沉积在该目标区域周围，由此在图案化区域中的至少一些特征上形成对比材料的共形层。该共形层适合在产生图案化区域的TEM样品时作为对比层。
附图说明
[0017]图1示出了衬底上的聚合物抗蚀剂线的阵列的前视图和俯视图。
[0018]图2示出了根据本专利技术的一实施例的图1的衬底上的局部Pt沉积和共形Pt层沉积。
[0019]图3a和3b示出了针对到抗蚀剂线的一侧的单次Pt沉积的情况，沉积旋涂碳层之前和之后的抗蚀剂线阵列上的共形层的细节。
[0020]图4示出了其中执行两次局部沉积，抗蚀剂线阵列一侧一次的实施例。
[0021]图5a和5b示出了针对两次Pt沉积的情况，沉积旋涂碳层之前和之后的抗蚀剂线阵列上的共形层的细节。
具体实施方式
[0022]本专利技术的优选实施例将针对一组平行的聚合物抗蚀剂线的情况来描述。本身已知的所述材料和工艺仅仅作为示例来提及并且不旨在限制本专利技术的范围。图1示出了可以是玻璃衬底的衬底1，该衬底在其表面上具有硅层2。在该Si层上的是图案化区域8，该图案化区域包括平行的聚合物抗蚀剂线3的阵列，该图案化区域由本身在本领域内是已知的平板印刷图案化技术来产生。该线阵列的间距具有相同的数量级。目标是获得允许验证这些尺寸的TEM样品。为此，要在抗蚀剂线3上沉积保护性旋涂碳(SoC)层，并且在聚焦离子束(FIB)工具中通过铣削掉在垂直于线3的方向上定向的薄片的任一侧的材料来产生衬底的TEM样
品。样品4的轮廓在图1的俯视图中指示。然而根据本专利技术，在沉积SoC层之前执行附加步骤。
[0023]如图2所示，具有厚度T的铂层5被局部沉积到抗蚀剂线3阵列的一侧的矩形目标区域6中，与该阵列隔开距离D，距离D在相对于线3的横向方向上延伸，在此情形中垂直于所述线。局部沉积优选地在用于产生TEM样品的FIB工具中通过电子束诱导沉积(EBID)来完成。EBID技术本身是已知的并且该技术的细节不在此描述。当EBID沉积被限于位于距包括线3的图案化区域8达距离D的给定目标区域6时，还在目标区域6周围的区域中产生薄沉积材料层7。该薄层是在线3的聚合物材料以及沉积材料本身中生成二次电子和背散射电子的结果。通过合理地选择距离D、目标区域6中的Pt的厚度T以及EBID工艺中应用的沉积参数，在抗蚀剂线3上共形地形成薄层7，即该层遵循由线3限定的形貌并且不填充两条相邻线3之间的空间。
[0024]当层5/7的材料不与聚合物起反应时(如Pt的情况)，在给定以下事实的情况下共形层7不破坏聚合物线3：共形层7被形成在直接受EBID工艺影响的区域6之外。如图2中看到且在图3a中更详细地看到的，共形层7具有几纳米的厚度，该厚度因变于距目标区域6的距离而逐渐减小。优选地，距离D和厚度T因变于线3阵列的尺寸(线的高度和宽度以及阵列的间距)而被选择，以使得该阵列中的所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于制备透射电子显微镜TEM的样品的方法，包括以下步骤：提供衬底(1、2)，所述衬底在其表面上包括图案化区域(8)，所述图案化区域(8)包括限定形貌的图案特征(3)，在所述图案化区域(8)上沉积保护层(10)，通过移除所述衬底的薄切片(4)的任一侧的材料来以所述切片的形式产生所述样品，所述切片与至少数个所述特征(3)横向定向，以便通过TEM来可视化所述特征，特征在于，所述方法进一步包括：在沉积所述保护层(10)的步骤之前的，通过在与所述图案化区域(8)隔开的至少一个目标区域(6)中局部沉积对比材料层(5)来在所述形貌上产生对比层(7)的步骤，其中所述局部沉积由只对所述至少一个目标区域(6)施加的电子束诱导沉积来执行，以使得所述对比材料的一部分也被沉积在所述目标区域(6)周围，由此在所述图案化区域(8)中的所述特征中的至少某一些特征上形成所述对比材料的共形层(7)。2.如权利要求1所述的方法，其中所述图案化区域的所述特征(3)由聚合物形成，并且其中所述对比材料是重金属，例如Pt。3.如权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：E，
申请(专利权)人：IMEC非营利协会，
类型：发明
国别省市：