用于制備用于成像的樣本的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于制備用于成像的樣本的方法。提供用于以降低或防止人造產(chǎn)物的方式制備用于在帶電粒子束系統(tǒng)中觀察的樣本的方法和裝置。僅在最終研磨之前或在其期間，使用帶電粒子束沉積將材料沉積在樣本上，這導(dǎo)致無(wú)人造產(chǎn)物的表面。實(shí)施例對(duì)于制備用于具有不同硬度的材料層的樣本的SEM觀察的橫斷面是有用的。實(shí)施例對(duì)于制備薄TEM樣本是有用的。
【專利說(shuō)明】用于制備用于成像的樣本的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于電子顯微鏡的樣本制備，并具體地涉及半導(dǎo)體和其他材料的高質(zhì)量樣本的制備。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體制造(諸如集成電路的制造)通常必須使用光刻技術(shù)。其上形成電路的半導(dǎo)體襯底(通常是硅晶片)涂覆有當(dāng)暴露于輻射時(shí)改變?nèi)芙舛鹊牟牧?諸如光致抗蝕劑)。位于輻射源和半導(dǎo)體襯底之間的光刻工具(諸如掩?；蚰０?澆鑄(cast)陰影以控制襯底的哪些區(qū)域暴露于輻射。在暴露之后，光致抗蝕劑從被暴露或未暴露的區(qū)域中去除，在晶片上留下圖案化的光致抗蝕層，在隨后的蝕刻或擴(kuò)散工藝期間，所述光致抗蝕層保護(hù)晶片的部分。
[0003]光刻工藝允許多個(gè)集成電路器件或機(jī)電器件(通常稱為“芯片”)形成在每個(gè)晶片上。晶片然后被切割成單獨(dú)的裸片(die)，每個(gè)裸片包括單個(gè)集成電路器件或機(jī)電器件。最終，這些裸片經(jīng)受附加的操作并被封裝到單獨(dú)的集成電路芯片或機(jī)電器件內(nèi)。
[0004]在制造工藝期間，暴露和焦距上的變化使得以下情形成為必要:被光刻工藝所顯影的圖案被連續(xù)地監(jiān)測(cè)或測(cè)量以確定是否圖案的尺度在可接受的范圍內(nèi)。此類監(jiān)測(cè)(通常被稱為工藝控制)的重要性相當(dāng)大地隨著圖案大小變得更小而提高，尤其當(dāng)最小特征大小接近光刻工藝可用的分辨率限制時(shí)。為了實(shí)現(xiàn)甚至更高的器件密度，需要越來(lái)越小的特征大小。這可以包括互連線的寬度和間隔、接觸孔的間隔和直徑、以及表面幾何形狀(諸如，各種特征的角和邊)。晶片上的特征是三維結(jié)構(gòu)，并且完整的表征必須不僅描述平面尺度(諸如，線或溝槽的頂寬)，還描述特征的完整三維輪廓。工藝工程師必須能夠準(zhǔn)確地測(cè)量此類平面特征的關(guān)鍵尺度(⑶)以精細(xì)調(diào)節(jié)制造工藝并且保證獲得期望的器件幾何形狀。
[0005]通常，使用諸如掃描電子顯微鏡(SEM)之類的儀器來(lái)進(jìn)行⑶測(cè)量。在掃描電子顯微鏡(SEM)中，主電子束聚焦在掃描要被觀察的表面的精細(xì)點(diǎn)(fine spot)。當(dāng)被主射束撞擊(impact)時(shí)，次級(jí)電子從表面發(fā)射。次級(jí)電子被檢測(cè)，并且圖像被形成，其中圖像的每個(gè)點(diǎn)處的亮度由當(dāng)射束撞擊表面上對(duì)應(yīng)的點(diǎn)時(shí)被檢測(cè)到的次級(jí)電子數(shù)來(lái)確定。
[0006]聚焦離子束(FIB)系統(tǒng)通常被用于暴露樣本的一部分以供觀察。例如，F(xiàn)IB能夠被用于在電路中研磨(mill)出溝槽以暴露顯示示出樣本的層的橫斷面的垂直側(cè)壁，諸如電路或具有顯微特征的其他結(jié)構(gòu)。
[0007]然而當(dāng)特征繼續(xù)變得越來(lái)越小時(shí)，會(huì)存在一個(gè)點(diǎn):其中要被測(cè)量的特征對(duì)于由普通SEM提供的分辨率來(lái)說(shuō)太小。透射電子顯微鏡(TEM)允許觀察者看見極其小的特征(在納米級(jí)別上)。與僅成像材料的表面的SEM相反，TEM還允許分析樣本的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。在TEM中，寬射束撞擊樣本，并且被發(fā)射通過(guò)樣本的電子被聚焦以形成樣本的圖像。樣本必須足夠薄以允許主射束中的許多電子穿過(guò)樣本并在相對(duì)側(cè)離開。樣本通常小于IOOnm厚。
[0008]在掃描透射電子顯微鏡(STEM)中，主電子束聚焦于精細(xì)點(diǎn)，并且所述點(diǎn)被跨樣本表面掃描。被發(fā)射通過(guò)襯底的電子被在樣本的遠(yuǎn)側(cè)的電子檢測(cè)器所收集，并且圖像上每個(gè)點(diǎn)的密度對(duì)應(yīng)于當(dāng)主射束撞擊表面上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)時(shí)所收集的電子數(shù)。[0009]隨著半導(dǎo)體幾何形狀繼續(xù)縮小，制造商越來(lái)越依賴于透射電子顯微鏡(TEM)用于監(jiān)測(cè)工藝、分析缺陷并研究界面層形態(tài)。如本文使用的術(shù)語(yǔ)“TEM”指代TEM或STEM，并對(duì)制備用于TEM的樣本的參考被理解為還包括制備用于在STEM上查看的樣本。
[0010]從塊體樣本材料切割的薄TEM樣本被稱為“薄片(lamellae)”。薄片通常小于IOOnm厚，而對(duì)于一些應(yīng)用，薄片必須更相當(dāng)薄。在演進(jìn)的半導(dǎo)體制造工藝為30nm和低于30nm的情況下，薄片需要小于20nm厚度以便避免在小尺度結(jié)構(gòu)之間重疊。當(dāng)前，低于60nm的變薄(thinning)很困難并不健壯。樣本上的厚度變化導(dǎo)致薄片彎曲、過(guò)研磨或其他嚴(yán)重缺陷。對(duì)于此類薄樣本，薄片制備是TEM分析中的關(guān)鍵步驟，其顯著地決定了最小和最重要的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)表征和分析的質(zhì)量。
[0011]使用聚焦離子束(FIB)系統(tǒng)來(lái)創(chuàng)建用于TEM顯微鏡的薄片是本領(lǐng)域已知的。FIB系統(tǒng)能夠?qū)⒈∑心サ米銐虮∫员挥糜赥EM系統(tǒng)。使用用于TEM樣本制備的雙射束系統(tǒng)是本領(lǐng)域已知的。通常當(dāng)薄片被研磨時(shí)，雙射束系統(tǒng)具有用于研磨來(lái)自塊體樣本的薄片的FIB鏡筒(column)和用于對(duì)該薄片進(jìn)行成像的SEM鏡筒。雙射束系統(tǒng)改善制備用于TEM分析的樣本所需的時(shí)間。盡管在樣本制備中使用FIB方法已經(jīng)將制備用于TEM分析的樣本所需的時(shí)間降低到僅幾小時(shí)，但分析來(lái)自給定晶片的15到50個(gè)TEM樣本不是不尋常的。結(jié)果是，樣本制備的速度在使用TEM分析中是非常重要的因素，尤其對(duì)于半導(dǎo)體工藝控制來(lái)說(shuō)。
[0012]圖1A和IB示出使用FIB由塊體樣本材料制備用于TEM分析的樣本薄片。塊體樣本材料108被裝載到樣本鏡臺(tái)(stage)并被定向以使得其頂部表面垂直于從FIB鏡筒發(fā)出的聚焦離子束104。使用具有對(duì)應(yīng)地大射束大小的高射束電流的聚焦離子束被用于從感興趣的區(qū)域的前部和后部研磨掉大量材料。在兩個(gè)被研磨的矩形14和15之間剩余的材料形成包括感興趣的區(qū)域的薄的垂直樣本部分102。在塊體變薄之后，樣本部分被變薄(通常使用逐漸細(xì)化的射束大小和逐漸降低的射束能量)直到達(dá)到期望的厚度(通常小于lOOnm)。用塊體樣本材料108和所述方向上的FIB鏡筒來(lái)執(zhí)行被完成以創(chuàng)造薄片110的大部分離子束加工。
[0013]一旦標(biāo)本達(dá)到期望的厚度，鏡臺(tái)通常被傾斜并且以部分地沿樣本部分102的底部和側(cè)面的角度來(lái)進(jìn)行U型切割，剩下掛在樣本頂部任一側(cè)的垂片(tab)的樣本。所述小垂片允許在樣本被完全FIB磨光之后最少量的材料被研磨掉，從而降低再沉積人造產(chǎn)物(artifact)累積在薄標(biāo)本上的可能性。然后使用逐漸細(xì)化的射束大小來(lái)進(jìn)一步使樣本部分變薄。最后垂片被切割以完全釋放變薄的薄片110。在變薄之后，樣本從塊體材料側(cè)面和底部釋放，并且能夠提取變薄的TEM樣本。
[0014]不幸地，使用上述現(xiàn)有技術(shù)方法形成的超薄薄片易受到不期望的副作用，已知為“彎曲”和“簾幕化(curtaining)”。當(dāng)嘗試生產(chǎn)超薄樣本(例如,30nm厚或更薄)時(shí),樣本可能在作用于樣本的力的影響下喪失結(jié)構(gòu)整體性并變形，通常朝向一個(gè)樣本面或另一個(gè)彎曲或弓彎。如果這在FIB變薄步驟之前或在其期間發(fā)生，那么感興趣的區(qū)域朝向或遠(yuǎn)離射束的變形可能引起對(duì)樣本的不可接受的損害。
[0015]由研磨人造產(chǎn)物所引起的厚度變化(稱為“簾幕”)還能夠?qū)EM樣本質(zhì)量產(chǎn)生相當(dāng)大的影響。當(dāng)塊體樣本材料108由異類的結(jié)構(gòu)(例如，連同硅和二氧化硅一起的金屬柵極和護(hù)罩)所形成時(shí)，離子束104優(yōu)選地以較高的研磨速率來(lái)研磨較輕的元件。較重的金屬元素趨向于在它們下方遮蔽較輕的材料。所得到的影響是波紋面，所述波紋面在金屬區(qū)域中不如在沒(méi)有金屬的區(qū)域中被研磨的程度一樣被研磨。圖2是示出在一個(gè)樣本面上的簾幕化的變薄TEM樣本102的顯微照片，其中在薄片面上的波紋特征類似懸掛的簾幕。簾幕化人造產(chǎn)物降低TEM成像的質(zhì)量并限制最小有用標(biāo)本厚度。對(duì)于超薄TEM樣本來(lái)說(shuō)，兩個(gè)橫斷面非常接近，因此由簾幕化效應(yīng)引起的厚度變化能夠?qū)е聵颖颈∑豢捎?。因而期望減少TEM樣本薄片制備期間的簾幕化人造產(chǎn)物。
[0016]簾幕化和其他人造產(chǎn)物在以SEM方式查看的FIB所研磨的橫斷面上也存在問(wèn)題。研磨硬材料能夠?qū)е隆疤萏锘?terrace)”，也就是說(shuō)邊緣印出一系列梯田形，而不是具有尖銳的垂直下降。圖8示出由硬質(zhì)層所引起的梯田化。梯田化能夠?qū)е略谔萏锘滦纬傻暮熌换嗽飚a(chǎn)物和其他人造產(chǎn)物。樣本800包括在鋁層804之上的氧化鋁層802，所述鋁比氧化物更軟。沉積在氧化鋁層之上的鉬保護(hù)層806減少研磨人造產(chǎn)物的產(chǎn)生，而保護(hù)層不消除梯田化。圖8示出由離子束在硬氧化層上產(chǎn)生的梯田化邊緣810。氧化層的梯田化邊緣810導(dǎo)致在梯田之下在層(諸如，鋁層804)上產(chǎn)生不規(guī)則性812 (諸如簾幕化人造產(chǎn)物)。
[0017]圖9示出與圖8中示意性示出的圖像類似的樣本902的掃描電子束圖像。氧化鋁層904位于鋁層906上方。保護(hù)層908被沉積在氧化層904之上以減少人造產(chǎn)物的產(chǎn)生。在溝槽被研磨以使示出的橫斷面暴露之后，離子束被跨被暴露的面掃描以使用大約ISOnA的電流來(lái)研磨“清潔橫斷面”?！扒鍧崣M斷面”通常是一連串推進(jìn)的串行線研磨。硬氧化鋁層示出梯田化人造產(chǎn)物，所述人造產(chǎn)物難以在圖9的黑色區(qū)域中觀察。在硬氧化物層中的梯田化引起在氧化鋁下方較軟的鋁層906的簾幕化。當(dāng)使用高射束電流時(shí)(諸如來(lái)自等離子體離子源)，梯田化和其他不均勻的研磨人造產(chǎn)物也能夠用多種材料來(lái)生產(chǎn)。
[0018]梯田化人造產(chǎn)物對(duì)于防止使用用于減少人造產(chǎn)物的現(xiàn)有技術(shù)的方法是困難且耗時(shí)的。此類方法包括在最終清潔橫斷面中的掃描之間使用降低的研磨電流和高射束重疊。當(dāng)研磨大橫斷面時(shí)所產(chǎn)生的一些人造產(chǎn)物通過(guò)“震動(dòng)”工件而減少，也就是說(shuō)交替的離子束撞擊角度，諸如在正10度和負(fù)10度之間交替的射束角度。然而，震動(dòng)不減少梯田化人造產(chǎn)物。梯田化趨向于創(chuàng)建嚴(yán)重的人造產(chǎn)物,諸如在梯田化下方的區(qū)域中嚴(yán)重的簾幕化。
[0019]最有效和廣泛證明可替代的背面研磨對(duì)于具有50到IOOnm厚度的TEM樣本合理地良好運(yùn)行，而對(duì)于具有30nm或更少的樣本厚度的超薄樣本來(lái)說(shuō)，甚至由背面研磨所制備的樣本通常示出導(dǎo)致不期望的非均勻樣本面的研磨人造產(chǎn)物。此外，甚至對(duì)于更厚的樣本來(lái)說(shuō)，背面研磨需要非常耗時(shí)的提升和反轉(zhuǎn)操作。當(dāng)前的背面研磨技術(shù)也手動(dòng)被執(zhí)行，并且不適于自動(dòng)化。
[0020]因而，仍然存在對(duì)于用于制備超薄TEM樣本的制備的改進(jìn)方法的需要，所述方法能夠降低或消除彎曲和簾幕化，并且適于自動(dòng)化樣本制備工藝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0021]本發(fā)明的目的是在很少或不產(chǎn)生研磨人造產(chǎn)物的同時(shí)通過(guò)離子束研磨來(lái)制備樣本。
[0022]在一些實(shí)施例中，離子束研磨出溝槽以暴露橫斷面以供用掃描電子顯微鏡來(lái)查看。在其他實(shí)施例中，薄片被產(chǎn)生以供在TEM上查看。
[0023]在用于使無(wú)人造產(chǎn)物的橫斷面暴露的實(shí)施例中，在用于產(chǎn)生溝槽的最初研磨操作之后，材料被沉積在溝槽的面上。所述面然后被研磨以去除沉積材料并產(chǎn)生無(wú)人造產(chǎn)物的 表面。
[0024]在用于生產(chǎn)TEM樣本的實(shí)施例中，小于60納米厚(更優(yōu)選地30nm或更小的厚度)的TEM薄片以減少或防止彎曲和簾幕化的方式來(lái)生產(chǎn)。一些實(shí)施例在制備樣本的工藝期間將材料沉積在TEM樣本的面上。在一些實(shí)施例中，材料能夠被沉積于在相對(duì)面被變薄之前已經(jīng)被變薄的樣本面上，這能夠有助于加強(qiáng)樣本的結(jié)構(gòu)整體性并重新填充由于簾幕化現(xiàn)象而已經(jīng)過(guò)度變薄的區(qū)域。
[0025]在一些實(shí)施例中，諸如當(dāng)研磨具有不同硬度的材料的層的橫斷面時(shí)，橫斷面通過(guò)離子束研磨被暴露并且然后在橫斷面的最終研磨之前材料被沉積在橫斷面上，其中沉積能夠有助于降低或消除樣本面上的簾幕化。在一些實(shí)施例中，在離子束研磨橫斷面的同時(shí)提供沉積氣體，并且在一些實(shí)施例中，在橫斷面的最終研磨之前的沉積步驟期間提供沉積氣體。
[0026]應(yīng)該注意的是,前體(precursor)的分解能夠通過(guò)使樣本(工件)暴露于高能電子、高能離子、X射線、光、熱、微波輻射、或以任何其他方式使前體賦能來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此前體材料分解為形成沉積的非揮發(fā)性部分和揮發(fā)性部分。當(dāng)在研磨之前填充不規(guī)則性或空間時(shí)，使用除離子束之外的其他賦能方法(例如，使用由激光器產(chǎn)生的光)可能提供優(yōu)勢(shì)。優(yōu)選地，前體是良好電導(dǎo)體，例如示出好于100μ Ω._的導(dǎo)電性。當(dāng)沉積與研磨同時(shí)發(fā)生時(shí)，這使得使用高能離子束來(lái)形成沉積更有意義。
[0027]上文已經(jīng)相當(dāng)廣泛地概述了本發(fā)明的特征和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，以便隨后的本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】可以被更好理解。在后文將描述本發(fā)明的附加特征和優(yōu)勢(shì)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到的是，公開的概念和特定實(shí)施例可以容易被利用作為對(duì)于修改和設(shè)計(jì)用于執(zhí)行本發(fā)明的相同目的的其他結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)該理解的是，此類等價(jià)結(jié)構(gòu)不背離在附加的權(quán)利要求中所闡述的本發(fā)明的精神和范圍。
[0028]應(yīng)該注意的是，不僅薄樣品、薄片的制備是已知的，而且非平坦樣本的制備也是已知的，例如來(lái)自美國(guó)專利號(hào)US7，442，924Β2。在US7，442，924Β2中，所形成的樣本大致圓對(duì)稱，即以圓柱或圓錐形。
[0029]進(jìn)一步應(yīng)該注意的是，樣本可以是多孔樣本(樣本材料包含孔洞)。這是例如當(dāng)檢查催化劑時(shí)通常的情況。
[0030]在一些實(shí)施例中，將離子束導(dǎo)向工件以去除材料包括去除至少部分沉積的材料和來(lái)自被暴露的表面的部分樣本材料以產(chǎn)生光滑表面。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0031]為了更透徹地理解本發(fā)明及其優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)聯(lián)合附圖參考下述描述，其中:
圖1A示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)用于從塊體襯底制備TEM樣本的塊體研磨工藝。
[0032]圖1B是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的變薄的TEM樣本的顯微照片。
[0033]圖2是在一個(gè)樣本面上示出簾幕化的變薄的TEM樣本的顯微照片。
[0034]圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例來(lái)創(chuàng)建TEM樣本的步驟的流程圖。
[0035]圖4是示出要在較大的塊體襯底內(nèi)提取的樣本的位置的示意性表示。
[0036]圖5Α-5Ι圖示執(zhí)行圖3的方法的步驟。
[0037]圖6示出對(duì)于鎵聚焦離子束的離子電流密度對(duì)沿輻射軸的位置的示圖。[0038]圖7描繪被裝備以執(zhí)行本發(fā)明的實(shí)施例的示例性雙射束SEM/FIB系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例。
[0039]圖8示意性示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)方法所研磨并表現(xiàn)出梯田化人造產(chǎn)物和簾幕化人造產(chǎn)物的工件。
[0040]圖9是示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)方法處理的樣本的梯田化人造產(chǎn)物和簾幕化人造產(chǎn)物的顯微照片。
[0041]圖10是示出本發(fā)明的實(shí)施例的步驟的流程圖。
[0042]圖11A-11D示意性示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例在處理的不同階段的工件。
[0043]圖12是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例處理的工件的顯微照片，所述圖像無(wú)簾幕化人造產(chǎn)物。
【具體實(shí)施方式】
[0044]圖10是示出本發(fā)明的實(shí)施例的步驟的流程圖。圖11A-11D示出在處理的不同階段的樣本。圖1lA示出樣本1102包括在鋁層1106之上的氧化鋁層1104。在步驟1002，識(shí)別出樣本上感興趣的區(qū)域。在步驟1004中，保護(hù)層1110被沉積在感興趣的區(qū)域之上的樣本1104的表面上。保護(hù)層能夠例如使用離子束感應(yīng)的沉積、電子束感應(yīng)沉積或其他局部沉積工藝而被沉積。沉積前體是公知的并能夠包括例如有機(jī)金屬化合物，諸如六羰基鎢和甲基環(huán)戊二烯合鉬(IV)三甲基以供沉積金屬，或者六甲基環(huán)己硅氧烷以供沉積絕緣體。
[0045]在步驟1006中，溝槽1112在樣本中被研磨以使如圖1IA所示的橫斷面1114暴露。當(dāng)研磨溝槽時(shí)，離子束1116通常被定向?yàn)榇怪庇跇颖镜捻敱砻?。溝槽可以部分使用相?duì)大的射束電流來(lái)研磨(“塊體研磨”工藝)以快速切割溝槽。例如，當(dāng)使用鎵液體金屬離子源時(shí)，大電流可以大于大約5nA，更優(yōu)選地大于大約IOnA并甚至更優(yōu)選地大于大約20nA。當(dāng)使用來(lái)自等離子體離子源的FIB時(shí)，可以使用大約在50nA和2μ A之間的電流。在一個(gè)實(shí)施例中，使用來(lái)自等離子體離子源的氙離子束。在另一個(gè)實(shí)施例中，使用來(lái)自鎵液體金屬離子源的鎵離子束。用大射束電流來(lái)研磨溝槽能夠產(chǎn)生不均勻表面。在大塊體研磨工藝之后形成溝槽，被暴露的面1114可選地使用較低電流來(lái)研磨以執(zhí)行“清潔橫斷面”來(lái)使表面平滑并去除較粗糙的人造產(chǎn)物。使用小于被用于塊體研磨的射束電流的射束電流來(lái)執(zhí)行清潔橫斷面。圖1lB示出梯田化人造產(chǎn)物1120和表示簾幕化人造產(chǎn)物的夸大的不規(guī)則性1122。在這點(diǎn)上樣本1102類似于在圖8和/或圖9中示出的現(xiàn)有技術(shù)樣本。
[0046]在溝槽被研磨之后，樣本被傾斜通常大約45度(與垂直于離子束的方向)，在步驟1008中如圖1lC中所示以使被研磨的面1114暴露于離子束。在步驟1010中，在溝槽1112的區(qū)域中樣本表面處提供前體氣體，而射束1117被導(dǎo)向樣本以將材料1124 (諸如，鉬)沉積在面1114上和在現(xiàn)有保護(hù)層1110的部分上。通過(guò)至少部分填充梯田化、掛地(depression)和其他不規(guī)則性以產(chǎn)生較平滑的面，沉積材料使梯田化區(qū)域1120和梯田化區(qū)域下方的人造產(chǎn)物裝載區(qū)1122 二者平滑。沉積材料部分使有沉積材料的表面平整。沉積材料優(yōu)選地具有與下層材料類似的濺射速率。沉積材料可以是導(dǎo)體或絕緣體。鉬已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)是在步驟1010中被沉積的合適材料。
[0047]在步驟1012中，樣本1102被傾斜回到原始方向(如圖1lD所示)，以使得射束樣本表面被定向?yàn)榇怪庇陔x子束。在步驟1014中，離子束1118被導(dǎo)向用于以較低的電流(與在步驟1006中使用的電流相比)來(lái)“清潔橫斷面”。射束去除沉積材料和不規(guī)則性以產(chǎn)生光滑面1128以供觀察。在一些實(shí)施例中，當(dāng)所有沉積材料都被去除時(shí)，研磨停止。能夠通過(guò)觀察面1144的帶電粒子束圖像、通過(guò)諸如由次級(jí)離子質(zhì)譜來(lái)分析被研磨的材料，或者通過(guò)僅估計(jì)去除已知厚度的沉積材料所需的時(shí)間來(lái)確定終點(diǎn)。例如，使用鎵液體金屬離子束，用于清潔橫斷面的電流通常在0.1nA和4nA之間。使用等離子體離子源，清潔橫斷面電流通常在15nA和180nA之間。步驟1014產(chǎn)生無(wú)人造產(chǎn)物表面。
[0048]圖12是示出本發(fā)明的實(shí)施例的結(jié)果的顯微照片。將圖12與圖9相比，我們可以看見在圖12中不存在市.化人造廣物。
[0049]盡管上述示例形成在鋁上方的氧化鋁的橫斷面，本發(fā)明適于各種材料。這在分層結(jié)構(gòu)(其中一個(gè)層由硬材料組成)中尤其有用，并且對(duì)于其中使用大射束電流的大橫斷面尤其有用。 申請(qǐng)人:已經(jīng)證實(shí)所述工藝產(chǎn)生其他材料的無(wú)人造產(chǎn)物橫斷面，諸如環(huán)氧碳化纖維的橫斷面。
[0050]盡管所述過(guò)程包括額外的沉積步驟，本發(fā)明的實(shí)施例能夠通過(guò)降低總體研磨時(shí)間而比現(xiàn)有技術(shù)花費(fèi)更少的時(shí)間來(lái)形成橫斷面。
[0051]本發(fā)明的實(shí)施例能夠改善在SEM圖像中原本難以區(qū)分的材料層之間界面的劃界。例如，氧化硅層和氮化硅層之間的邊界可能難以在SEM圖像中觀察，使其不可能準(zhǔn)確地確定層厚度和均勻度。在一些實(shí)施例中，在表面被蝕刻以使橫斷面暴露以供觀察的同時(shí)在工件表面提供沉積前體氣體。這能夠?qū)е卤憩F(xiàn)出層之間改進(jìn)的對(duì)比的更平滑的橫斷面。射束電流優(yōu)選地足夠高以防止在樣本表面積累沉積材料。所述材料優(yōu)選地僅沉積在通過(guò)研磨而被不斷形成、填充和去除的凹陷(indentation)中，以使得研磨操作在平滑、穩(wěn)固的表面上連續(xù)操作，并且當(dāng)研磨完成時(shí)幾乎沒(méi)有或不在表面上留下沉積材料。
[0052]在一個(gè)實(shí)施例中，塊體研磨被執(zhí)行以產(chǎn)生有三角形橫斷面的溝槽以提供垂直于樣本表面的壁?！熬€研磨”然后被執(zhí)行以產(chǎn)生平滑的壁。在一些實(shí)施例中，塊體研磨工藝在沒(méi)有沉積前體氣體的情況下執(zhí)行，并且然后線研磨工藝在樣本表面靠近射束撞擊點(diǎn)處提供沉積前體氣體的同時(shí)執(zhí)行。在其他實(shí)施例中，在橫斷面被研磨的整個(gè)時(shí)間(塊體研磨和線研磨二者)，在樣本表面提供沉積前體氣體。
[0053]在蝕刻的同時(shí)使用沉積前體對(duì)于當(dāng)研磨具有通孔或其他氣隙或者具有不同密度的材料層的材料時(shí)產(chǎn)生平滑表面來(lái)說(shuō)也是有用的?，F(xiàn)有技術(shù)研磨的此類樣本的橫斷面趨向于不均勻。在離子束的情況下使用沉積氣體填充了空隙并將材料沉積在由于低密度材料蝕刻比高密度材料更快而留下的裂隙(crevice)中。
[0054]應(yīng)該認(rèn)識(shí)到的是前體分解反應(yīng)涉及晶格振動(dòng)或次級(jí)電子，并且因此不限制于離子束撞擊工件的確切點(diǎn)。這能夠允許在不直接被離子撞擊的凹陷中的前體分解。在足夠接近離子束撞擊以離解前體分子而不直接被撞擊或被較少離子撞擊的區(qū)域中，沉積反應(yīng)能夠超出濺射反應(yīng)以填充凹陷。
[0055]當(dāng)在具有聚焦離子束的情況下使用沉積前體時(shí)，已知的是在某個(gè)點(diǎn)之后，沉積速率隨著射束電流的增加而降低，這是因?yàn)殡x子束濺射材料比氣體分子在表面上補(bǔ)充以沉積材料更快。沉積和濺射是競(jìng)爭(zhēng)過(guò)程，其中沉積受沉積前體擴(kuò)散到表面的速率的限制。用于產(chǎn)生平滑橫斷面的典型實(shí)施例使用在80pA到InA之間的電流。盡管射束能量通常是30keV，更低的射束能量在一些實(shí)施例中可以用于降低濺射并從而增加沉積。[0056]一些實(shí)施例通過(guò)在制備樣本的工藝期間將材料添加到樣本而解決了 TEM樣本制備期間的彎曲和簾幕化的問(wèn)題。與排他地聚焦于從樣本去除材料的現(xiàn)有技術(shù)方法不同，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例實(shí)際上在樣本制備期間將附加材料沉積回到樣本上。
[0057]在一些優(yōu)選實(shí)施例中，如下文更詳細(xì)描述的，在第一面已經(jīng)變薄之后而在第二面變薄之前，材料能夠被沉積在第一 TEM樣本面上。在一些實(shí)施例中，所有沉積材料能夠在第二樣本面變薄的同時(shí)被留在變薄的第一樣本面上。在其他實(shí)施例中，大部分沉積材料能夠在第二側(cè)變薄之前從第一變薄側(cè)去除。被留下的沉積材料能夠有助于填充被簾幕效應(yīng)所過(guò)度變薄的區(qū)域。在任一情況下，在與被FIB研磨的面相對(duì)的樣本面上沉積材料的存在能夠有助于加強(qiáng)樣本的結(jié)構(gòu)整體性。
[0058]在一些優(yōu)選實(shí)施例中，在樣本面變薄時(shí)，材料能夠被沉積在樣本面上。如上所述，當(dāng)樣本由較快速研磨和較慢研磨的材料的混合物組成時(shí)，通常產(chǎn)生不期望的簾幕化效應(yīng)。 申請(qǐng)人:已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過(guò)在存在合適的前體氣體的情況下進(jìn)行研磨工藝，材料能夠在表面的一些部分被磨掉的同時(shí)而被沉積在樣本表面的其他部分上。沉積氣體被認(rèn)為用于離解以填充由不均勻的研磨速率(諸如不同材料的不同蝕刻速率)所引起的凹陷。通過(guò)連續(xù)填充孔洞或其他凹陷(當(dāng)其被研磨所產(chǎn)生時(shí))，所得到的橫斷面更平滑并且表現(xiàn)出比原本會(huì)產(chǎn)生的扭曲更小的扭曲以提供實(shí)際結(jié)構(gòu)的更好的表示。在其他實(shí)施例中，樣本面能夠在一小部分FIB變薄已經(jīng)在所述面上執(zhí)行之后被涂覆。通過(guò)這些方法中的任一或二者，具有較高研磨速率的樣本面的區(qū)域在變薄工藝期間能夠被保護(hù)或者甚至被沉積材料重填充，因而降低或防止樣本面的簾幕化。[0059]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，沉積材料的部分或全部在樣本成像之前被去除；在其他實(shí)施例中，被沉積的材料在期望的成像參數(shù)處是足夠電子透明的，這樣在樣本--Μ分析期間其能夠留在原處。在部分或全部沉積材料被去除的情況下，任何已知的合適方法能夠被用于材料去除。如將被本領(lǐng)域技術(shù)人員所認(rèn)識(shí)的，合適的材料去除方法依賴于各種因素，諸如被沉積的材料和樣本的結(jié)構(gòu)整體性。優(yōu)選地，所選擇的樣本去除方法將選擇性地去除沉積材料，所述沉積材料使得很少的(如果有的話)附加樣本材料從TEM樣本去除。
[0060]應(yīng)該注意的是，上述實(shí)施例能夠被一起使用、分別使用或以任何期望的組合使用。例如，在一些實(shí)施例中，材料將僅在樣本面已經(jīng)變薄之后沉積在樣本面上，而在其他實(shí)施例中，在樣本面變薄期間和變薄之后材料都能夠被沉積。本發(fā)明的優(yōu)選方法或裝置具有許多新特性，并且因?yàn)楸景l(fā)明能夠以用于不同目的的不同的方法或裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，在每個(gè)實(shí)施例中不必呈現(xiàn)每個(gè)方面。此外，所述實(shí)施例的許多方面分別可獲得專利權(quán)。
[0061]圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例產(chǎn)生TEM樣本的步驟的流程圖。首先，在步驟301中，諸如半導(dǎo)體晶片、冰凍生物材料、或礦物樣本之類的襯底被裝載到合適的處理工具中，諸如具有FIB鏡筒和SEM鏡筒的雙射束FIB/SEM系統(tǒng)。一個(gè)此類合適的射束FIB/SEM系統(tǒng)是可從Hillsboro的FEI公司或者本發(fā)明的受讓人購(gòu)買的Heliosl200或Expida?1255DualBeam? 系統(tǒng)。
[0062]還參考圖7，典型的雙射束系統(tǒng)702配置是具有垂直軸的電子鏡筒704與具有相對(duì)于垂直方向傾斜的軸(通常傾斜大約52度)的離子鏡筒706。晶片優(yōu)選地通過(guò)多晶片載體和自動(dòng)裝載機(jī)器人(未示出)的方式轉(zhuǎn)移，如本領(lǐng)域所公知的，不過(guò)晶片也能夠被手動(dòng)轉(zhuǎn)移。
[0063]在步驟302中，確定從襯底中提取TEM樣本的位置(包含感興趣的特征)。例如，襯底可以是硅半導(dǎo)體晶片或其部分，并且要被提取的部分可以包括在要使用TEM來(lái)觀察的硅晶片上形成的集成電路的部分。在其他示例中，襯底可以是AlTiC晶片并且提取的部分可能包括用于在存儲(chǔ)介質(zhì)上讀或?qū)憯?shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)。在其他示例中，襯底可以是包含自然資源的樣本，并且提取可以被執(zhí)行以分析樣本中資源的特性。圖4是示出在較大襯底108內(nèi)要被提取的樣本102的位置的示意性表示。
[0064]在步驟304中，襯底優(yōu)選地被定向以使得其頂表面垂直于從FIB鏡筒706發(fā)出的聚焦離子束。在步驟306中，使用高射束電流與對(duì)應(yīng)地大射束尺寸的聚焦離子束然后被用于將大量材料從包含期望--Μ樣本的樣本部分的前部和后部研磨掉。塊體材料去除優(yōu)選地以高射束電流來(lái)執(zhí)行，優(yōu)選地以可用的最高可控制電流來(lái)執(zhí)行，以便盡可能快地去除塊體材料。例如，塊體材料去除可以使用13nA鎵離子束以30kV加速電壓來(lái)執(zhí)行。在一些情況下，可能期望以TEM樣本相對(duì)于襯底表面成銳角定向來(lái)研磨襯底。例如，Libby等人的美國(guó)專利號(hào) 6，039，000 “Focused Particle Beam Systems and Methods Using a TiltColumn (2000) ”描述了使用定向于相對(duì)于樣本表面一定角度的FIB通過(guò)在期望的TEM樣本的任一側(cè)上蝕刻空腔來(lái)制造TEM樣本，所述專利被轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人，并由此通過(guò)引用合并。
[0065]如圖1中所示的現(xiàn)有技術(shù)方法，一旦塊體研磨被完成，在兩個(gè)研磨的矩形14和15之間剩余的材料形成垂直樣本部分102，所述部分102仍然在側(cè)面和基底附接于塊體襯底。圖5A示出此類垂直樣本部分102，不過(guò)為了清晰沒(méi)有示出周圍的塊體襯底。
[0066]在塊體變薄之后，在步驟308，樣本部分102然后在第一側(cè)5IA上進(jìn)一步變薄(優(yōu)選地使用逐漸細(xì)化的射束大小和逐漸降低的射束能量)，直到達(dá)到期望的第一樣本面。例如，變薄的第一階段可能使用InA離子束的射束電流，隨后第二階段使用IOOpA的射束。如圖5B所圖示，暴露的第一樣本面典型地將顯示一定程度的簾幕化，導(dǎo)致過(guò)研磨區(qū)域52。所述樣本優(yōu)選地使用具有被定向?yàn)橹绷⒂诨虼怪庇跇颖镜捻敱砻娴妮S的離子束來(lái)變薄，不過(guò)也可以使用非垂直角度，如果射束軸被定向到期望的TEM樣本面的一側(cè)的話。
[0067]圖5B中示出的材料厚度上的差異僅為了說(shuō)明的目的而非意在示出工作表面之間的厚度上的差異和由簾幕化所引起的槽的準(zhǔn)確尺度，或者指示表面變化必須是均勻的。指示FIB 706和SEM射束的箭頭704或者在圖5B-5I中示意性示出的其他工藝僅意在說(shuō)明要應(yīng)用的工藝，而不是射束的角度或方向或者沉積或蝕刻的準(zhǔn)確位置。
[0068]在步驟310中，一旦期望的樣本面已經(jīng)被暴露，材料56就被沉積在暴露的樣本面上。優(yōu)選地，例如通過(guò)使用前體氣體54和化學(xué)蒸汽沉積、使用離子束或電子束(部分依賴于被沉積的材料)，材料層56被沉積在整個(gè)樣本面上。用于激活前體的機(jī)制可以是SEM、FIB、次級(jí)粒子的間接遞送，或其他技術(shù)。此外，沉積技術(shù)不限于射束激活的前體沉積。
[0069]被沉積的材料優(yōu)選地具有與一個(gè)或多個(gè)TEM樣本材料不同的組分。要沉積的材料的選擇可以依賴于TEM樣本的特定應(yīng)用。合適的沉積材料可以包括例如鎢、鉬、金、碳、氧化硅、或任何其他合適的材料。用于沉積這些材料的前體氣體在現(xiàn)有技術(shù)中是公知的。
[0070] 如下文還更詳細(xì)討論的，沉積材料將在變薄工藝期間被去除，或者在--Μ樣本的關(guān)鍵的研磨完成之后容易地去除。例如，在沉積材料是碳的情況下(可以通過(guò)碳蒸汽沉積來(lái)沉積)，沉積材料能夠通過(guò)水蒸氣蝕刻來(lái)去除，這是非常選擇性的蝕刻工藝，不會(huì)對(duì)非碳TEM樣本引起附加的損害。在一些優(yōu)選實(shí)施例中，沉積材料可以是將不顯著干擾對(duì)TEM樣本進(jìn)行成像的材料，在這種情況下所述樣本能夠留在原處。例如，在涉及樣本的化學(xué)分析的應(yīng)用中，在沉積材料中存在的已知化合物可以被忽略。
[0071]在圖5C中示出的實(shí)施例中，材料56被添加，以使得原始樣本部分102的整體厚度被增加。換句話說(shuō)，與在變薄工藝期間被去除的材料相比，添加了更多材料。然而該附加材料量是不需要的，只要添加的材料足以充分提高樣本的結(jié)構(gòu)整體性或者填充足夠量的簾幕化過(guò)研磨。沉積層的厚度依賴于期望多少射束暴露以及沉積什么材料。例如，如果基于碳的材料主要被沉積為了結(jié)構(gòu)完整性的目的，并且它將從射束暴露接收最小腐蝕，那么大約20nm厚的沉積層可能是適當(dāng)?shù)?。如果層被用于在InA研磨步驟期間降低簾幕化，那么IOOnm或更大的厚度可能被沉積。
[0072]在步驟312中，添加的材料56的部分可選地被去除。因?yàn)槌练e材料由單獨(dú)的化合物組成，當(dāng)去除材料時(shí)幾乎不或不會(huì)引起簾幕化。優(yōu)選地，當(dāng)另一樣本面51B被研磨時(shí)，足夠的沉積材料56被留在樣本面51A上以提供附加的結(jié)構(gòu)整體性，不過(guò)在樣本彎曲是低優(yōu)先級(jí)而僅實(shí)際考慮降低簾幕化的情況下所有沉積材料可以在繼續(xù)到第二樣本面之前被去除。如下所述，在一些優(yōu)選實(shí)施例中，在最終樣本面被暴露之前，材料能夠被沉積在樣本上。沉積材料然后可以在隨后的附加變薄期間被去除。變薄、添加材料和再次變薄的步驟可以迭代重復(fù)，直到最終樣本面被暴露。該迭代技術(shù)在最小化簾幕化效應(yīng)中或者在期望能夠被用作變薄步驟的終點(diǎn)技術(shù)的情況下是有用的。
[0073]然后，在步驟314中，F(xiàn)IB被導(dǎo)向樣本102的第二 TEM樣本面51B (背面)以使樣本變薄。同樣地，逐漸細(xì)化的射束大小和降低的射束能量被用于使期望的樣本面暴露。例如，變薄的第一階段可能使用InA射束電流的離子束，隨后第二階段使用IOOpA射束。如圖5F中所示，被暴露的第二樣本面51B通常還顯示導(dǎo)致過(guò)研磨區(qū)域52的一定程度的簾幕化。
[0074]在步驟316中，材料56還使用諸如化學(xué)蒸汽沉積之類的合適的工藝被沉積在第二樣本面51B上。在步驟318中，第二面上的部分或全部沉積材料例如通過(guò)FIB研磨被去除。沉積在背面的材料也可以在多個(gè)步驟中被迭代地添加和去除，其中所有材料在最終的變薄步驟上被去除。
[0075]可選地，在步驟320中，所有沉積材料56能夠從完成的TEM樣本110中去除。材料去除能夠用以下方法來(lái)實(shí)現(xiàn):經(jīng)由FIB研磨，或者通過(guò)對(duì)TEM樣本材料的破壞性較小的方法(諸如，選擇性氣體輔助蝕刻)，或者用離子束或用電子束。在其他優(yōu)選實(shí)施例中，在TEM樣本從真空腔室去除之后，沉積材料能夠例如在酸浴中被蝕刻掉。本發(fā)明不被限制于這些示例，并且可以利用任何合適類型的基于射束的去除或化學(xué)去除或者等離子體感應(yīng)的去除。如果存在要從襯底提取的其他樣本(步驟322)，該過(guò)程返回至步驟302并定位下一個(gè)樣本處。如果沒(méi)有，在步驟324，該過(guò)程停止。
[0076]在本發(fā)明的一些優(yōu)選實(shí)施例中，在變薄工藝期間材料也能夠被沉積在TEM樣本面上。根據(jù)一些優(yōu)選實(shí)施例，可以同時(shí)使用兩個(gè)帶電粒子束。例如，在諸如下圖7中示出的雙射束系統(tǒng)中，電子束可以與合適的前體氣體一起使用以將材料沉積在樣本面上，而FIB可以用于研磨。
[0077]在其他實(shí)施例中，離子束可以被用于同時(shí)沉積和去除材料。聚焦離子束系統(tǒng)通常具有圓對(duì)稱、大體上高斯的電流密度分布，如圖6所示，所述附圖示出離子電流密度對(duì)沿輻射軸的位置的示圖。如圖6所示，在射束中心的電流密度最高(并從而研磨最快)，而遠(yuǎn)離離子束中心射束電流逐漸變小。
[0078]該射束電流傳播是對(duì)簾幕化的主要貢獻(xiàn)之一。當(dāng)射束用其中心研磨薄片面時(shí)，在高斯分布尾部的離子在射束中心之前(或之后)到達(dá)樣本材料。射束的較低電流部分可以對(duì)具有低研磨速率的較重金屬樣本結(jié)構(gòu)幾乎沒(méi)有影響；然而，有較高研磨速率的較輕材料可以被研磨相當(dāng)大的程度。
[0079] 申請(qǐng)人:已經(jīng)發(fā)現(xiàn)該“之前”研磨能夠在存在射束的情況下通過(guò)將合適的前體氣體導(dǎo)向樣本表面而被降低或消除。如現(xiàn)有技術(shù)中所公知的，當(dāng)帶電粒子束輻射具有前體氣體的吸收層的襯底時(shí)，次級(jí)電子從襯底發(fā)出。這些次級(jí)電子使吸收的前體氣體分子離解。部分被離解的前體材料形成襯底表面上的沉積，而剩余的前體氣體粒子形成揮發(fā)性副產(chǎn)品并且被裝置的真空系統(tǒng)抽走。
[0080]在存在合適的前體氣體的情況下，射束的外邊較低電流部分能夠提供次級(jí)電子來(lái)沉積被離解的前體材料。該沉積材料然后必須在研磨下面的襯底之前被濺射掉。優(yōu)選地，在射束中心的射束電流足夠高以將主導(dǎo)反應(yīng)從沉積轉(zhuǎn)換成研磨。以這種方式，沉積材料能夠充當(dāng)保護(hù)層來(lái)防止在射束中心之前的較輕、較高研磨速率的材料的顯著研磨，而射束中心以基本相同的速率研磨掉新沉積的保護(hù)層和下面的襯底二者。因?yàn)樯涫娏髟谏涫耐膺吘壿^低，被保護(hù)層所覆蓋的較輕的材料將不被明顯蝕刻，并且簾幕化會(huì)被防止或至少大體上降低。技術(shù)人員能夠選擇合適的前體氣體并調(diào)整氣壓和射束電流，以使得主要反應(yīng)是射束的外邊較低電流部分的沉積和在射束中心的蝕刻(研磨)。
[0081 ] 在一些優(yōu)選實(shí)施例中，甚至對(duì)于射束的中心，沉積速率可以高于蝕刻的速率以使得保護(hù)層被沉積在整個(gè)表面上。射束參數(shù)或氣壓然后能夠被調(diào)整以使得蝕刻主導(dǎo)，對(duì)于整個(gè)射束或僅針對(duì)射束的中心高電流部分。此外，根據(jù)一些實(shí)施例，一旦在樣本研磨期間開始形成一定程度的簾幕化，在樣本面中的空隙(其中較輕的材料已經(jīng)過(guò)研磨)將趨向具有彎曲的碗狀形狀。由于碗壁的彎曲，前體材料將趨向于以比樣本面剩余部分更高的速率沉積在這些區(qū)域中。結(jié)果是，射束參數(shù)和前體氣壓能夠被調(diào)整以使得沉積材料將趨向于填充低區(qū)域，因而在一定程度上填充在簾幕中并保護(hù)低區(qū)域免受進(jìn)一步過(guò)研磨。
[0082]本發(fā)明的實(shí)施例從而提供降低或防止樣本彎曲(連同其它類型的基于應(yīng)力的樣本損害一起)和/或樣本面上簾幕化的方法。這對(duì)于超薄樣本(本文定義為具有30nm或更小的厚度的樣本)尤其重要。 申請(qǐng)人:已經(jīng)非常確認(rèn)在一個(gè)樣本面上沉積合適的沉積材料層將允許硅TEM樣本變薄到大約30nm而沒(méi)有彎曲，當(dāng)沒(méi)有沉積材料的類似的樣本在遠(yuǎn)未達(dá)到30nm厚度之前已經(jīng)顯著彎曲時(shí)。
[0083]依賴于特定樣本類型，這可以對(duì)避免一種或其他類型的樣本損害更加重要。例如，在其中感興趣的整個(gè)結(jié)構(gòu)小于IOOnm寬的樣本中，而其直接放置在快速研磨和緩慢研磨材料之間的垂直邊界下，簾幕化是重要的損害類型，而樣本彎曲可能是次要的。在其中僅一類損害是重要的此類情況下，使用上述方法中的所有步驟可能是不必要的。沉積材料也不必涂敷到樣本的兩面。例如，當(dāng)制備對(duì)于其彎曲是主要考慮的樣本時(shí)，在其變薄之后僅在第一樣本面上沉積材料并然后在第二樣本面暴露之后去除沉積材料可能是足夠的。在一些實(shí)施例中，將材料沉積在樣本面上和使樣本面變薄，然后沉積更多材料在樣本面上的步驟可以迭代執(zhí)行，直到已經(jīng)達(dá)到期望的樣本厚度。
[0084]變薄的樣本的改進(jìn)的結(jié)構(gòu)整體性也使根據(jù)本發(fā)明的TEM樣本生產(chǎn)方法更適于自動(dòng)化操作和處理，這提高易用性并能夠?yàn)槲覀兊目蛻艚档兔總€(gè)樣本的成本。與現(xiàn)有技術(shù)的硅側(cè)研磨技術(shù)相比，降低簾幕化效應(yīng)允許生產(chǎn)以更短的設(shè)置(site)時(shí)間和/或更大的易用性生產(chǎn)高質(zhì)量樣本。
[0085]上述步驟還能夠以任何期望次序來(lái)應(yīng)用。例如，在一些場(chǎng)景下，可能期望在任何變薄發(fā)生之前沉積材料。樣本還能夠在工藝期間的任何點(diǎn)被成像。又例如，將材料沉積在樣本面上可能不被發(fā)起，直到樣本已經(jīng)足夠薄并且成像已經(jīng)被執(zhí)行以識(shí)別樣本內(nèi)的期望特征，這是針對(duì)最終TEM樣本面的目標(biāo)。在一些優(yōu)選實(shí)施例中，材料沉積和材料去除動(dòng)作是不同的串行步驟。在其他實(shí)施例中，沉積和材料去除過(guò)程能夠同時(shí)執(zhí)行，在相同面或在不同面上，在樣本制備的至少部分期間。
[0086]圖7描繪被裝備以執(zhí)行本發(fā)明的實(shí)施例的示例性雙射束SEM/FIB系統(tǒng)702的一個(gè)實(shí)施例。本發(fā)明的實(shí)施例能夠被用于各種應(yīng)用，其中低電阻性材料被沉積在襯底的目標(biāo)表面上。此類樣本的制備和分析通常在雙射束電子束/聚焦離子束系統(tǒng)中執(zhí)行，諸如現(xiàn)描述的系統(tǒng)。合適的雙射束系統(tǒng)是商業(yè)可購(gòu)買的，例如來(lái)自FEI公司、Hillsboro、Oregon、本申請(qǐng)的受讓人。盡管下文提供合適的硬件的示例，本發(fā)明不被限制成以任何特定類型的硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0087]雙射束系統(tǒng)702具有垂直安裝的電子束鏡筒704和安裝于與可抽空標(biāo)本腔室708垂直方向成大約52度角度的聚焦離子束(FIB)鏡筒706。標(biāo)本腔室可以由泵系統(tǒng)709抽空，所述泵系統(tǒng)709通常包括以下裝置的一個(gè)或多個(gè)或其組合:渦輪分子泵、油擴(kuò)散泵、離子吸氣泵、渦旋泵或其他已知的泵裝置。
[0088]電子束鏡筒704包括用于產(chǎn)生電子的電子源710(諸如肖特基發(fā)射器或冷場(chǎng)(coldfield)發(fā)射器)以及形成精細(xì)聚焦電子束716的電子光學(xué)透鏡712和714。電子源710通常保持在工件718的電位之上的500V和30kV之間的電位，工件718通常維持在地電位。
[0089]因而，電子以大約500eV到30keV的著陸能量來(lái)撞擊工件718。負(fù)電位能夠被施加到工件以降低電子的著陸能量，這降低電子與工件表面的交互量，從而減小成核位置的大小。工件718可以包括例如半導(dǎo)體器件、微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備或?qū)τ谄洳牧咸匦曰蚪M分進(jìn)行分析的材料的樣本。電子束的撞擊點(diǎn)716能夠通過(guò)偏轉(zhuǎn)線圈720被定位在工件718的表面上并且在工件718的表面上方掃描。透鏡712和714和偏轉(zhuǎn)線圈720的操作被掃描電子顯微鏡電源和控制單元722所控制。透鏡和偏轉(zhuǎn)單元可以使用電場(chǎng)、磁場(chǎng)或其組合。
[0090]工件718在標(biāo)本腔室708內(nèi)的可移動(dòng)鏡臺(tái)724上。鏡臺(tái)724可以優(yōu)選地在水平平面上(X軸和Y軸)和垂直地(Z軸)移動(dòng)，并且能夠傾斜大約六十(60)度并繞Z軸旋轉(zhuǎn)。門727能夠被打開用于將工件718插入到X-Y-Z鏡臺(tái)724內(nèi)并且還用于服務(wù)內(nèi)部氣體供應(yīng)貯存器(未示出)，如果使用的話。門被聯(lián)鎖以使得在標(biāo)本腔室708被抽空的情況下門不能被打開。
[0091]一個(gè)或多個(gè)氣體注入系統(tǒng)(GIS) 730被安裝在真空腔室上。每個(gè)GIS可以包含用于保存前體或激活材料的貯存器(未示出)和用于將氣體導(dǎo)向工件表面的針732。每個(gè)GIS進(jìn)一步包括用于調(diào)節(jié)給工件供應(yīng)前體材料的裝置734。在該示例中，調(diào)節(jié)裝置被描繪為可調(diào)整的閥，但調(diào)節(jié)裝置還可以包括例如用于加熱前體材料以控制其蒸汽壓的調(diào)節(jié)加熱器。
[0092]當(dāng)電子束716中的電子撞擊工件718時(shí)，次級(jí)電子、反向散射電子和俄歇電子被發(fā)射并能夠被檢測(cè)以形成圖像或確定關(guān)于工件的信息。次級(jí)電子例如被次級(jí)電子檢測(cè)器736所檢測(cè)，諸如Everhart-Thornley檢測(cè)器或者能夠檢測(cè)低能量電子的半導(dǎo)體檢測(cè)器器件。位于TEM樣本固定器761和鏡臺(tái)724下方的STEM檢測(cè)器762能夠收集被發(fā)射通過(guò)安裝在TEM樣本固定器上的樣本的電子。來(lái)自檢測(cè)器736、762的信號(hào)被提供到系統(tǒng)控制器738。所述控制器738還控制偏轉(zhuǎn)器信號(hào)、透鏡、電子源、GIS、鏡臺(tái)和泵、和儀器的其他項(xiàng)目。監(jiān)測(cè)器740被用于使用信號(hào)來(lái)顯示用戶控制和工件的圖像。
[0093]在真空控制器741的控制下腔室708被泵系統(tǒng)709抽空。真空系統(tǒng)在腔室708內(nèi)提供大約7xl0-6mbar的真空。當(dāng)合適的前體或激活劑氣體被引入到樣本表面時(shí)，腔室背景壓力可以升高，通常到大約5xl0_5mbar。
[0094]聚焦離子束鏡筒706包括上面的頸部744，在所述頸部?jī)?nèi)放置離子源726和包括提取電極750和靜電光學(xué)系統(tǒng)的聚焦鏡筒748,所述靜電光學(xué)系統(tǒng)包括物鏡751。離子源746可以包括液體金屬鎵離子源、等離子體離子源、液體金屬合金源、或任何其他類型的離子源。聚焦鏡筒的軸748從電子鏡筒的軸傾斜52度。離子束752從離子源746穿過(guò)聚焦鏡筒748并在靜電偏轉(zhuǎn)器754之間朝向工件718。
[0095]FIB電源和控制單元756提供離子源746處的電位。離子源746通常被維持在在工件電位之上的IkV到60kV之間的電位，所述工件通常被維持在地電位。因而，離子以大約IkeV到60keV的著陸能量來(lái)撞擊工件。FIB電源和控制單元756耦合于偏轉(zhuǎn)板754，所述偏轉(zhuǎn)板754能夠使離子束在工件718的上表面描繪出對(duì)應(yīng)的圖案。在一些系統(tǒng)中，偏轉(zhuǎn)板被放置在最終透鏡之前，如本領(lǐng)域所公知的。當(dāng)FIB電源和控制單元756將熄滅(blanking)電壓施加到熄滅電極上時(shí)，在離子束聚焦鏡筒748內(nèi)的射束熄滅電極(未示出)使離子束752撞擊到熄滅孔(未示出)上而不是工件718。
[0096]離子源746通常提供能夠被聚焦在工件718處的次十分之一微米寬射束的單獨(dú)帶電的正鎵離子束以供通過(guò)離子研磨、增強(qiáng)的蝕刻、材料沉積來(lái)修改工件718或者對(duì)工件718成像。
[0097]顯微操縱器757(諸如來(lái)自Qmniprobe, Inc., Dallas, Texas 的AutoProbe 200?,或者來(lái)自 Kleindiek Nanotechnik, Reutlingen, Germany 的 Model MM3A)能夠精確地移動(dòng)真空腔室內(nèi)的物體。顯微操縱器757可以包括定位在真空腔室外以提供定位在真空腔室內(nèi)的部分759的X、Y、Z和theta控制的精密電動(dòng)機(jī)758。顯微操縱器757能夠適合于用于操作小型物體的不同的末端執(zhí)行器。在本文所述的實(shí)施例中，末端執(zhí)行器是細(xì)探針760。如在現(xiàn)有技術(shù)中已知的，顯微操縱器(或微探針)能夠被用于將TEM樣本(通常已經(jīng)通過(guò)離子束從襯底釋放)轉(zhuǎn)移到TEM樣本固定器761以供分析。
[0098]系統(tǒng)控制器738控制雙射束系統(tǒng)702的各部分的操作。通過(guò)系統(tǒng)控制器738，用戶能夠通過(guò)被輸入到傳統(tǒng)用戶界面(未示出)的命令而使離子束752或電子束716以期望的方式被掃描。可替代地，系統(tǒng)控制器738可以根據(jù)編程指令來(lái)控制雙射束系統(tǒng)702。圖7是不包括典型的雙射束系統(tǒng)的所有元件并且不反映所有這些元件的實(shí)際外觀和大小或之間的關(guān)系的示意性表示。
[0099]盡管本發(fā)明的上述描述主要針對(duì)制備超薄TEM樣本的方法，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到的是，執(zhí)行此類方法的操作的裝置進(jìn)一步在本發(fā)明的范圍內(nèi)。此外，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到的是本發(fā)明的實(shí)施例能夠經(jīng)由計(jì)算機(jī)硬件、硬件和軟件二者的組合、或者通過(guò)存儲(chǔ)在非臨時(shí)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器上的計(jì)算機(jī)指令來(lái)實(shí)現(xiàn)。所述方法能夠以使用標(biāo)準(zhǔn)編程技術(shù)的計(jì)算機(jī)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)(包括用計(jì)算機(jī)程序來(lái)配置的非臨時(shí)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中如此配置的存儲(chǔ)介質(zhì)使計(jì)算機(jī)以根據(jù)說(shuō)明書中描述的方法和附圖的特定和預(yù)定義的方式操作)。每個(gè)程序可以以高層次面向程序或?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)以與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行通信。然而，程序能夠以組件或機(jī)器語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)，如果期望的話。在任何情況下，所述語(yǔ)言能夠是編譯或解釋語(yǔ)言。此外，所述程序能夠在被編程用于該目的的專用集成電路上運(yùn)行。
[0100] 此外，方法可以在任何類型的計(jì)算平臺(tái)中實(shí)現(xiàn)，包括但不限于與帶電粒子工具或其他成像器件分離、集成或結(jié)合的個(gè)人計(jì)算機(jī)、微型計(jì)算機(jī)、主框架、工作站、聯(lián)網(wǎng)或分布式計(jì)算環(huán)境、計(jì)算機(jī)平臺(tái)等。本發(fā)明的各方面可以以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)介質(zhì)或設(shè)備上(無(wú)論是可拆卸的還是集成于計(jì)算機(jī)平臺(tái)的，諸如硬盤、光學(xué)讀和/或?qū)懘鎯?chǔ)介質(zhì)、RAM、ROM等)的機(jī)器可讀代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)，以使得當(dāng)存儲(chǔ)介質(zhì)或設(shè)備被計(jì)算機(jī)讀取以執(zhí)行本文所述的程序時(shí)其能被可編程計(jì)算機(jī)讀取以用于配置和操作計(jì)算機(jī)。此外，機(jī)器可讀代碼或其部分可以通過(guò)有線或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)來(lái)傳輸。本文所述的發(fā)明包括這些和其他各種類型的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，當(dāng)此類介質(zhì)包含用于結(jié)合微處理器或其他數(shù)據(jù)處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)上述步驟的指令或程序時(shí)。本發(fā)明還包括計(jì)算機(jī)本身，當(dāng)根據(jù)本文所述的方法和技術(shù)被編程時(shí)。
[0101]計(jì)算機(jī)程序能夠被應(yīng)用以輸入數(shù)據(jù)來(lái)執(zhí)行本文所述的功能并從而轉(zhuǎn)換輸入數(shù)據(jù)以生成輸出數(shù)據(jù)。輸出信息被應(yīng)用于一個(gè)或多個(gè)輸出設(shè)備(諸如，顯示監(jiān)視器)。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，被轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)表示物理和有形對(duì)象，包括在顯示器上產(chǎn)生物理和有形對(duì)象的特定視覺(jué)描繪。
[0102]本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例還利用粒子束裝置，諸如FIB或SEM，以便使用粒子束來(lái)對(duì)樣本進(jìn)行成像。用于成像樣本的此類粒子固有地與樣本交互，導(dǎo)致一定程度的物理轉(zhuǎn)換。此外，貫穿本說(shuō)明書，利用諸如“計(jì)算”、“確定”、“測(cè)量”、“生成”、“檢測(cè)”、“形成”等術(shù)語(yǔ)的討論通常指代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或類似的電子設(shè)備的動(dòng)作和過(guò)程，所述系統(tǒng)或設(shè)備操作被表示為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的物理量的數(shù)據(jù)并將所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成類似地表現(xiàn)為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或其他信息存儲(chǔ)、傳輸或顯示設(shè)備內(nèi)的物理量的其他數(shù)據(jù)。
[0103]本發(fā)明具有廣泛的適用性并能夠提供如上示例中示出和描述的許多益處。所述實(shí)施例將極其依賴于特定應(yīng)用而變化，并且不是每個(gè)實(shí)施例都提供所有益處并滿足本發(fā)明可達(dá)到的所有目的。適于執(zhí)行本發(fā)明的粒子束系統(tǒng)是商業(yè)可購(gòu)買的，例如向本申請(qǐng)的受讓人FEI公司購(gòu)買。
[0104]盡管前述描述的大部分針對(duì)半導(dǎo)體晶片，本發(fā)明可以適用于任何合適的襯底或表面。此外，本發(fā)明適用于在真空腔室中變薄但從真空腔室外的襯底去除的樣本(非原位(ex-situ)類樣本)或者從襯底中提取并在安裝在真空腔室內(nèi)的--Μ網(wǎng)格上之后被變薄的樣本(原位(in-situ)類樣本)。無(wú)論何時(shí)在本文中使用術(shù)語(yǔ)“自動(dòng)”、“自動(dòng)化”或類似的術(shù)語(yǔ)，那些術(shù)語(yǔ)將被理解為包括自動(dòng)或自動(dòng)化過(guò)程或步驟的手動(dòng)發(fā)起。在下述討論和權(quán)利要求中，術(shù)語(yǔ)“包括”和“包含”以開放式方式使用，并因而應(yīng)該被解釋為表示“包括但不限于”。術(shù)語(yǔ)“集成電路”指代被圖案化在微芯片表面上的一組電子組件及其互連(共同地內(nèi)部電子電路元件)。術(shù)語(yǔ)“半導(dǎo)體器件”通常指代可以被集成在半導(dǎo)體晶片、與晶片分離或者被封裝以供在電路板上使用的集成電路(1C)。術(shù)語(yǔ)“FIB”或“聚焦離子束”在本文中用于指代任何準(zhǔn)直射離子束，包括由離子光學(xué)聚焦并成形離子束的射束。[0105]在某種程度上，在本說(shuō)明書中未具體定義任何術(shù)語(yǔ)，意圖是術(shù)語(yǔ)被給定其簡(jiǎn)單和普通的含義。附圖意在輔助理解本發(fā)明并且除另有所指之外不必按尺度繪制。
[0106]本發(fā)明提供制備用于分析的樣本的方法，所述方法包括:
將離子束導(dǎo)向工件以去除材料并使表面暴露，被暴露的表面具有不規(guī)則性；
將材料沉積在被暴露的表面上，沉積材料使不規(guī)則性平滑；
將離子束導(dǎo)向工件以從被暴露的表面去除沉積材料和部分材料來(lái)產(chǎn)生平滑的橫斷面。
[0107]在一些實(shí)施例中，所述方法進(jìn)一步包括使用帶電粒子束沉積來(lái)將保護(hù)層沉積在工件的表面上。
[0108]在一些實(shí)施例中，將離子束導(dǎo)向工件以去除材料包括垂直于工件表面地引導(dǎo)離子束。
[0109]在一些實(shí)施例中，將材料沉積在被暴露的表面包括傾斜工件并使用帶電粒子束沉積來(lái)沉積材料。
[0110]在一些實(shí)施例中，將離子束導(dǎo)向工件以去除材料和使表面暴露包括使用第一射束電流來(lái)引導(dǎo)離子束，并且將離子束導(dǎo)向工件以去除沉積材料包括使用小于第一射束電流的第二射束電流來(lái)弓I導(dǎo)離子束。
[0111]在一些實(shí)施例中，將離子束導(dǎo)向工件以去除材料并使表面暴露包括引導(dǎo)來(lái)自等離子體離子源的離子束，所述離子束具有大于50nA的射束電流。
[0112]在一些實(shí)施例中，將離子束導(dǎo)向工件以去除材料包括切割溝槽以暴露橫斷面以供掃描電子顯微鏡觀察。
[0113]在一些實(shí)施例中，將離子束導(dǎo)向工件以去除材料包括形成薄片以供在透射電子顯微鏡上觀察。
[0114]在一些實(shí)施例中，將離子束導(dǎo)向工件包括將離子束導(dǎo)向由不同硬度的材料層所組成的工件，所述離子束在穿過(guò)較硬的層之后在較軟的層上產(chǎn)生不規(guī)則性。
[0115]在一些實(shí)施例中，將離子束導(dǎo)向工件包括將離子束導(dǎo)向由至少金屬層和金屬氧化物或氮化物的層所組成的工件。
[0116]在一些實(shí)施例中，所述方法進(jìn)一步包括將離子束導(dǎo)向工件以使第二面暴露，將材料層沉積在被暴露的第二樣本面上。
[0117]在一些實(shí)施例中，包括帶電粒子束裝置，所述裝置包括:
離子源；
用于將離子聚焦到樣本真空腔室中的工件上的聚焦鏡筒；
用于在工件表面處提供前體氣體的氣體注入系統(tǒng)；
用于根據(jù)存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)可讀指令來(lái)控制帶電粒子束系統(tǒng)的操作的控制器；以及 存儲(chǔ)用于控制帶電粒子束系統(tǒng)以進(jìn)行以下動(dòng)作的計(jì)算機(jī)指令的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器:
將離子束導(dǎo)向工件以去除材料并使表面暴露，被暴露的表面具有不規(guī)則性；
將材料沉積在被暴露的表面上，沉積材料使不規(guī)則性平滑；
將離子束導(dǎo)向工件以從被暴露的表面去除沉積材料和部分材料來(lái)產(chǎn)生平滑的橫斷面。
[0118]一些實(shí)施例包括用計(jì)算機(jī)程序配置的非臨時(shí)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中如此配置的所述存儲(chǔ)介質(zhì)使計(jì)算機(jī)控制帶電粒子束系統(tǒng)以執(zhí)行上述方法的步驟。
[0119]一些實(shí)施例提供通過(guò)離子束研磨來(lái)產(chǎn)生平滑表面的方法，所述方法包括: 將聚焦離子束導(dǎo)向工件的表面以去除材料來(lái)使工件的內(nèi)表面暴露；以及在引導(dǎo)聚焦離子束的同時(shí)將沉積前體氣體導(dǎo)向工件，所述離子束發(fā)起前體氣體的離解以在同時(shí)研磨來(lái)自襯底的材料時(shí)將材料沉積在工件表面上以產(chǎn)生平滑表面以供查看。
[0120]在一些實(shí)施例中，所述方法進(jìn)一步包括使用電子束形成壁的圖像。
[0121]在一些實(shí)施例中，所述壁垂直于工件表面。
[0122]在一些實(shí)施例中，所述壁使用線研磨來(lái)形成。
[0123]在一些實(shí)施例中，所述方法進(jìn)一步包括在不使用沉積氣體的情況下在工件中研磨溝槽，并且其中所述壁在溝槽邊緣形成。
[0124]在一些實(shí)施例中，所述樣本材料是多孔材料。
[0125]在一些實(shí)施例中，所述樣本為不是薄的平坦樣本的樣本(不是薄片)。
[0126]盡管已經(jīng)詳細(xì)描述了本發(fā)明及其優(yōu)勢(shì)，應(yīng)該理解的是在不背離如附加的權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的情況下此處能夠做出各種改變、替換和變更。此外，本申請(qǐng)非意在被限制為說(shuō)明書中所述的工藝、機(jī)器、制品、組成物質(zhì)、裝置、方法和步驟的特定實(shí)施例。如本領(lǐng)域技術(shù)人員容易從本發(fā)明的公開中認(rèn)識(shí)到的，根據(jù)本發(fā)明可以利用現(xiàn)有或未來(lái)將被開發(fā)的執(zhí)行與本文所述的對(duì)應(yīng)的實(shí)施例大體上相同的功能或?qū)崿F(xiàn)大體上相同的結(jié)果的工藝、機(jī)器、制品、組成物質(zhì)、裝置、方法或步驟。因此，附加的權(quán)利要求意在包括此類工藝、機(jī)器、制品、組成物質(zhì)、裝置、方法或步驟。
【權(quán)利要求】
1.一種制備用于分析的樣本的方法，所述方法包括: 將離子束導(dǎo)向工件以去除材料并使表面暴露，被暴露的表面具有不規(guī)則性； 將材料沉積在被暴露的表面上，沉積的材料使不規(guī)則性平滑； 將離子束導(dǎo)向工件以從被暴露的表面去除至少部分沉積的材料和部分材料來(lái)產(chǎn)生平滑的表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述樣本材料是多孔材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中所述沉積的材料通過(guò)前體材料的離解來(lái)形成,并且所述前體材料通過(guò)使被暴露的表面暴露于電子、離子、X射線、光、熱、或微波輻射來(lái)激活，因此前體材料離解成形成沉積的非揮發(fā)性部分和揮發(fā)性部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括使用帶電粒子束沉積來(lái)將保護(hù)層沉積在工件的表面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中將離子束導(dǎo)向工件以去除材料包括垂直于工件表面地引導(dǎo) 離子束。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中將材料沉積在被暴露的表面上包括傾斜工件并使用帶電粒子束沉積來(lái)沉積材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中將離子束導(dǎo)向工件以去除材料和使表面暴露包括使用第一射束電流來(lái)引導(dǎo)離子束，并且其中將離子束導(dǎo)向工件以去除沉積的材料包括使用小于第一射束電流的第二射束電流來(lái)引導(dǎo)離子束。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中將離子束導(dǎo)向工件以去除材料并使表面暴露包括引導(dǎo)來(lái)自等離子體離子源的離子束，所述離子束具有大于50nA的射束電流。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中將離子束導(dǎo)向工件以去除材料包括切割溝槽以暴露橫斷面以供掃描電子顯微鏡觀察。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中將離子束導(dǎo)向工件以去除材料包括形成薄片以供在透射電子顯微鏡上觀察。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中將離子束導(dǎo)向工件包括將離子束導(dǎo)向由不同硬度的材料層所組成的工件，所述離子束在穿過(guò)較硬的層之后在較軟的層上產(chǎn)生不規(guī)則性。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中將離子束導(dǎo)向工件包括將離子束導(dǎo)向由至少金屬層和金屬氧化物或氮化物的層所組成的工件。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括將離子束導(dǎo)向工件以使第二面暴露，將材料層沉積在被暴露的第二樣本面上。
14.一種帶電粒子束裝置，包括: 離子源； 用于將離子聚焦到樣本真空腔室中的工件上的聚焦鏡筒； 用于在工件表面處提供前體氣體的氣體注入系統(tǒng)； 用于根據(jù)存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)可讀指令來(lái)控制帶電粒子束系統(tǒng)的操作的控制器；以及 存儲(chǔ)用于控制帶電粒子束系統(tǒng)以進(jìn)行以下動(dòng)作的計(jì)算機(jī)指令的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器: 將離子束導(dǎo)向工件以去除材料并使表面暴露，被暴露的表面具有不規(guī)則性； 將材料沉積在被暴露的表面上，沉積的材料使不規(guī)則性平滑； 將離子束導(dǎo)向工件以從被暴露的表面去除沉積的材料和部分材料來(lái)產(chǎn)生平滑的橫斷面。
15.一種用計(jì)算機(jī)程序配置的非臨時(shí)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中如此配置的所述存儲(chǔ)介質(zhì)使計(jì)算機(jī)控 制帶電粒子束系統(tǒng)執(zhí)行權(quán)利要求1的方法的步驟。
【文檔編號(hào)】G01N1/32GK103913363SQ201310747134
【公開日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月31日
【發(fā)明者】M.施米特, J.布拉克伍德, S.斯通, S.H.李, R.凱利 申請(qǐng)人:Fei 公司