公开了用于形成物体的样品、从物体提取样品以及在真空腔室中对所述样品进行包括表面分析和电子透明度分析的微观分析的方法和装置。在一些实施例中，提供一种成像提取样品的物体横截表面的方法。可选择地，在真空腔室中重复地变薄和成像样品。在一些实施例中，样品位于具有可选择缝隙的样品支持上。可选择地，样品位于样品支持的表面之上，以使物体横截表面基本上平行于样品支持的表面。一旦装配于样品支持之上，在真空腔室中对样品进行微观分析或装载于装载位置。在一些实施例中，利用基本上垂直地入射至物体横截表面的电子束成像样品。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术通常涉及半导体装置监控，并且更具体地涉及用于测试预制装置的内部结构的薄样品的制造和成像。
技术介绍
在研究电子材料和将这些电子材料制造成电子结构的程序中，为了故障分析和装置确认，电子结构的样品常常用于微观检测。例如常常在扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)中分析比如硅片的电子结构的样品，以研究晶片中的具体特性特征。这种特性特征可以包括制备的电路以及制备工艺过程中形成的任何缺陷。电子显微镜是用于分析半导体装置的微观结构的一种最有用的设备。在用于电子微观检测的电子结构的制备样品中，各种抛光和铣削处理可以用于剖视结构，直至暴露出具体的特性特征。当装置尺寸被连续减小至次半微米水平，用于制备用于电子显微镜中研究的样品的技术变得更为重要。通过光学显微镜用于研究结构的传统方法不能用于研究现代电子结构中的特征，这是由于光学显微镜的不可接受的分辨率。在聚焦离子束(FIB)技术中，聚焦离子束用于局部沉积材料或去除材料。当通过高强度源制造时，典型的离子束具有小于100nm的聚焦光点直径。这种高强度离子的源可以是液态金属离子源或气体场离子源。这些源都具有基于场电离或蒸发以产生离子束的针类型形式。在产生离子束之后，它在高真空中偏离，并被导引至期望的平面区域。聚焦离子束可以合适地用于以切割或连接方法的半导体处理工业，从而执行电路检修、掩膜检修或微切削加工处理。通常通过利用聚焦离子束局部溅射表面执行切割处理。在离子束铣削处理中，通过比如聚焦至次毫米直径的Ga+的离子束选择性地蚀刻材料，该技术常常被称为聚焦离子束蚀刻或铣削。FIB铣削对于重构掩膜或集成电路上的图案以及对于微观结构的横截面诊断是非常有用的技术。在典型的FIB蚀刻处理中，将比如Ga+的离子束导引至被蚀刻的表面之上，并且偏离射束以产生期望的图案。聚焦离子束可以用于轰射样品表面，以使在电子结构的表面上形成空穴，从而再观察结构的特性特征，以用于电子微观检验。该FIB技术采用主要的离子束以高强度电流来去除材料层，并用低电流观察新近形成的表面。当利用离子粒子轰射表面时，通过检测从该样品表面发射的二次电子进行表面的观测。检测器用于接收从表面发射的二次电子，以形成图像。即使FIB方法不能产生象在SEM/TEM中可获得的高分辨率的图像，FIB方法仍可用于充分识别新近形成的横截表面，所述表面可以包括被检验的特性特征。用于获得直到5-10nm的分辨率的FIB技术的能力允许电子结构中精确平面的切割，以使通过比利用FIB时高的分辨率的SEM/FEM技术随后可以检测电子结构。尽管TEM技术比利用SEM技术可以提供内部结构的更高的分辨率图像和更详细的说明，但它们只能有效地用于电子透明样品。所述样品必须充分地薄以可被电子束穿过，并充分地薄以避免多次散射，这是对于TEM样品的基本要求，多次散射会引起图象模糊。尽管如此，可以理解，在本领域中从晶片提取薄的样品会是易碎的，并会断裂或破碎。此外，薄的提取样品的易碎特征意味着自动执行用于提取薄样品的处理是困难的，这样妨碍自动这些处理的劳动。存在对于可靠和自动技术的正在进行的需要，以用于获得和成像TEM样品，从而使TEM采样半导体分析和制造的可行部分。用于以毫微米水平的空间分辨率控制电子透明度分析的其他技术是扫描透射电子显微镜(STEM)。TEM是其中电子束辐射至于样品之上的设备，并且利用透镜放大透射的电子束。另一方面，STEM是其中电子束聚焦于微区域之上的设备，并且通过测量透射电子束的强度获得两维图像，同时电子束被扫描于样品之上。US20030127595公开了用于扫描透射电子显微镜的方法和设备，于次将其参照结合。自动执行的、在单独装置中组合SEM和FIB的多层柱工具、用于获得和成像SEM样品的自动技术是熟知的，并且被应用于缺陷的自动再观察和处理监控中。这种多层柱工具的商业上可用模型的例子包括SEMVisionTMG2 FIB(应用的材料、Santa Clara，CA)和DualBeamTM(FEI Company，Hillsboro，Oregon)。需要指出，SEMVisionTMG2 FIB也用于处理控制。下面是一系列美国专利、公开的美国专利申请的枚举，其公开了可能的相关背景材料。将下面的美国专利、公开的美国专利申请的每一个于此全部参照结合。Li等人的美国专利6,194,720、名称为“Preparation of Transmission ElectronMicroscope Samples”；本专利技术人和共同工作者的其中一个美国专利6,670,610、名称为“Systemand Method for Directing a Miller”；Kelly等人的美国专利6,700,121、名称为“Methods of Sampling Specimensfor Microanalysis”；Kelly等人的美国公开专利申请2001/0044156、名称为“Methods of SamplingSpecimens for Microanalysis”；Moore等人的美国公开专利申请2001/0045511、名称为“Method for SampleSeparation and Lift-out”；Alani的美国公开专利申请2002/0000522、名称为“Ion Beam Milling Systemand Method for Electron Microscopy Specimen Preparation”；Moore等人的美国公开专利申请2002/0121614、名称为“Total ReleaseMethod for Sample Extraction from a Charged-Particle Instrument”；Robinson等人的美国公开专利申请2004/0245466、名称为“Transmissionelectron microscope sample preparation”；Adachi等人的美国公开专利申请2004/0129897、名称为“Samplemanufacturing apparatus”；Grunewald的美国公开专利申请2004/0164242、名称为“Sample preparationfor transmission electron microscopy”；Iwasaki等人的美国公开专利申请2004/0246465、名称为“Micro-samplepick-up apparatus and micro-sample pick-up method”；Rasmussen的美国公开专利申请2004/0178355、名称为“Sample ManipulationSystem”。目前，在大多的半导体制造设施中，现场获得用于微观分析的半导体晶片的电子透明度样品，并随后被运载至电子显微镜实验室，以用于电子透明度分析。对于半导体制造者，仅在确定的时间延迟之后的制造处理中的时间延迟处理监控和缺陷识别将是昂贵的，并且希望尽可能快地和现场就识别有缺陷的制造处理。存在从晶片提取样品以用于电子透明度微观分析的方法和系统的继续需要。优选地，在单独的工具中将可实施这种方法。更优选地，将在单独的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于形成、提取和成像物体的样品的设备，所述设备包括：ａ）真空腔室；ｂ）用于形成样品的离子束源，其至少部分地位于所述真空腔室中；ｃ）用于提取和控制样品的机器人控制器，其至少部分位于所述真空腔室中，以及ｄ）用于成像样品的第一电子显微装置，以使电子束的至少第一部分穿过样品的至少一部分，其至少部分位于所述真空腔室中。
【技术特征摘要】
US 2004-7-14 60/588,272;US 2005-4-28 11/119,2301.一种用于形成、提取和成像物体的样品的设备，所述设备包括a)真空腔室；b)用于形成样品的离子束源，其至少部分地位于所述真空腔室中；c)用于提取和控制样品的机器人控制器，其至少部分位于所述真空腔室中，以及d)用于成像样品的第一电子显微装置，以使电子束的至少第一部分穿过样品的至少一部分，其至少部分位于所述真空腔室中。2.权利要求1的设备，进一步包括a)用于支持物体和可选择样品的至少一个平台。3.权利要求2的设备，其中至少一个所述平台包括具有至少30,000mm2的表面积的支持表面。4.权利要求2的设备，其中所述离子束源包括相对于所述平台可倾斜的离子束柱。5.权利要求2的设备，其中所述第一电子显微装置包括a)用于发射所述电子束的电子束源，其至少部分地位于所述真空腔室中，以及b)用于检测从所述电子束的所述第一部分获得电子的电子检测装置，其至少部分地位于所述真空腔室中，其中所述电子束源和所述电子检测装置位于用于支持样品的至少一个所述平台的上表面的相对侧上。6.权利要求1的设备，其中所述机器人控制器包括可逆地连接至样品的针。7.权利要求1的设备，进一步包括a)控制器，其可操作地耦合至从由所述离子束源、所述第一电子显微装置以及所述机器人控制器组成的组中选择出的至少一种部件。8.权利要求1的设备，其中所述第一电子显微装置包括a)用于发射所述电子束的电子束源，其至少部分地位于所述真空腔室中，以及b)用于检测从所述电子束的所述第一部分获得电子的子检测装置，其至少部分地位于所述真空腔室中，其中将所述电子束源设置成以穿过电子薄样品的充分高的能量发射所述电子束。9.权利要求1的设备，其中所述第一电子显微装置是透射电子显微装置。10.权利要求1的设备，其中所述第一电子显微装置是扫描透射电子显微装置。11.权利要求1的设备，进一步包括a)电子检测装置，其用于检测从所述样品的表面的所述电子束的第二部分的散射获得的电子。12.权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：K艾坦，S德罗，
申请(专利权)人：应用材料以色列公司，
类型：发明
国别省市：IL[以色列]
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