用于在带电粒子束系统中暴露样品中的结构的一部分以供观察的方法和系统，包括从大块样品提取样品；确定减少幕化的样品取向；将样品装配至带电粒子束系统中的夹持器，使得在研磨样品以暴露结构时，夹持器使样品取向在减少幕化的取向上；通过在减少幕化的方向上研磨样品来暴露结构；以及对结构成像。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及带电粒子束处理。
技术介绍
形成集成电路的结构和其它纳米技术具有在纳米尺度上的尺寸。出于诸如过程发展、过程控制和缺陷分析之类的目的而观察结构的一种方法是使用聚焦离子束(FIB)系统使结构的一部分暴露并且使用扫描电子显微镜(SEM)或透射电子显微镜(TEM)观察所暴露的结构。当离子束研磨材料以暴露结构供观察时，离子束可以使结构失真(distort)并且产生干扰观察的伪像(artifact)。高纵横比(HAR)结构是具有比另一尺寸(诸如其宽度)大得多的尺寸(诸如高度)的结构。例如，集成电路中的层之间的孔可以具有是其宽度的若干倍的高度。例如，具有多于其宽度3倍的高度的特征。在分析高的纵横比结构中，特别是未填充的接触部或通孔，对于集成电路中的3D结构，诸如使用在闪速存储器中的3D NAND电路，常规离子束样品制备过程导致伪像，诸如结构失真和离子束幕(curtain)效应。离子束幕效应或幕化(curtaining)发生在以不同研磨速率移除材料时。这可以发生在对包括通过相同射束以不同速率被移除的材料的特征进行研磨时。这还可以发生在研磨具有不规则形状的表面时。例如，感兴趣的特征可以是硅通孔(TSV)。横截TSV是半导体实验室中表征空隙与表面界面的常见做法。由于TSV的深度(典型地为50-300 nm)，因此用离子束研磨TSV的截面(cross sect1n)可能导致显著幕化。由于由离子束研磨以暴露特征所导致的损坏和伪像，因此图像不会如实地示出制作过程的结果并且干扰测量及干扰对制作过程的评估，这是因为图像和测量示出样品制备的结果而非制造过程。其还使得执行高纵横比竖直结构的分析变得困难。产生具有(w/)重复高纵横比孔(诸如通孔或接触部)的3D NAND和其它IC结构的无幕TEM样品当前是困难的或者不可实现。在用FIB进行研磨或制备和/或用SEM进行成像时，难以或不可能保持高纵横比孔或沟槽的形状完整性。当样品上存在未填充的孔时，存在材料与邻近于开放区域(孔)的区域之间的研磨速率方面的高差异。研磨速率方面的大差异造成使孔的形状失真的幕化或瀑布效应。FIB在开放结构上产生伪像。经蚀刻的孔或沟槽在用FIB针对截面进行处理以用于TEM制备时倾向于严重的幕化伪像。使得对截面的解释或者困难或者不可能。具有复杂材料堆叠的高纵横比孔或沟槽难以用其它方法(散射测量、CD-SEM等)进行测量。平面视图或掠射角材料移除允许通向各种深度以供测量。然而，这样的方法不提供从沿着高纵横比孔或通孔的整个长度的法向的电子束的视图。在现有技术中，通过跨样品的顶表面放置保护性沉积物或者通过在给定样品几何结构的情况下进行可能的最高偏角研磨(甚至到使样品反转的点)来减轻幕化效应。在FIB的真空腔室中使工件(诸如半导体晶片)重取向的能力通常受限。从样品的多个平面获得研磨和查看能力同样呈现出许多问题。用于在带电粒子束系统中操纵样品的现有技术工艺非常受限，通常仅允许一个或两个平面的查看。剥落(chunking)和焊接的当前方法由于系统硬件约束而仅能够提供有限的信息。需要长时间段以进行多个焊接和多个样品操纵。可能需要手动装载和从系统卸载样品、翻转样品或将样品放置在不同夹持器中，从而进一步增加处理时间。其它方法包括切穿一个平面中的感兴趣的区并且然后重构数据以从其它角度得到信息。然而，该方法是耗时的，需要在多次研磨之后形成多个图像并且然后重构数据以在不同平面中形成图像。所需要的是暴露感兴趣的区以供检查和/或测量并且产生准确图像的方式，所述准确图像在不损坏所述区或在暴露表面中产生伪像的情况下反映感兴趣的区。还需要的是对于从样品的多个平面的现有技术研磨和查看能力的改进。
技术实现思路
本专利技术的实施例目的在于在结构中具有减少的损坏和伪像的样品，诸如高纵横比孔，其通过FIB研磨形成以用于在SEM、TEM或其它设备上进行查看。在一些实施例中，分析样品以确定将减少伪像的研磨取向。样品在研磨之前被重取向，使得其可以从减少伪像的方向被研磨。所提取的样品或整个工件可以被取向以减少伪像。本专利技术的实施例使离子束研磨角度优化以减少诸如幕化之类的伪像。一些实施例从工件中提取一部分。所提取的部分可以在离子束研磨之前被重取向，使得该部分从减少幕化和其它伪像的方向进行研磨。所提取的部分可以装配至夹持器上。夹持器优选为可旋转的，使得样品可以从减少伪像的方向进行研磨并且然后可以从最优方向、优选地通过垂直于表面的电子束进行查看。一些实施例允许离子束暴露截面，所述截面在所述部分仍为较大工件的一部分时不能被暴露，并且允许样品从否则将不会可达到的方向进行研磨。例如，孔的整个长度可以暴露在截面中以用于在双射束系统中通过SEM以90度进行查看。在一些实施例中，使用微操纵器从工件移动所提取的部分并且然后将其附着至优选地可旋转的夹持器。在一些实施例中，所提取的部分被重取向以用于在微操纵器上直接进行研磨和/或查看。本专利技术的实施例目的在于提取包含多个感兴趣的区的单个小体积块(chunk)。将所提取的块装配至被支撑在工作台上的夹持器(例如TEM栅格(grid))或提供独立运动控制的其它夹持器。较大样品体积然后可以被切成小块，其然后可以重装配在多个平面中，因此可以使用另外的制备方法以供分析。平面视图和法向??Μ制备从单个片段提取。可以360度环绕查看多个角度和侧面。还可以移除片段，并且执行规则的截面，并且然后在与E束的90度和短工作距离处进行查看以得到高分辨率，然后如果需要的话进行制备以用于TEM。本专利技术的实施例包括布置在大块(bulk)样品台上的运动台。大块样品台在X轴和y轴上平移。运动台在z轴上平移并且包括关于其轴旋转的样品夹持器。可以使用第一夹持器提取具有多个感兴趣的区的单个样品块，并且将其转移至运动台上的样品夹持器。一旦在运动台上，就使用大块样品台和运动台对样品块进行取向，使得感兴趣的区可以被查看和研磨以暴露感兴趣的区中的特征。前文已经相当宽泛地概述了本专利技术的特征和技术优点，以便可以更好地理解以下本专利技术的详细描述。以下将描述本专利技术的附加特征和优点。本领域技术人员应当领会，所公开的概念和特定实施例可以容易地用作修改或设计用于实施本专利技术的相同目的的其它结构的基础。本领域技术人员还应当认识到，这样的等同构造不脱离如所附权利要求中所阐述的本专利技术的精神和范围。【附图说明】为了更透彻地理解本专利技术及其优点，现在结合附图对以下描述做出参考，其中: 图1示出具有高纵横比特征的样品； 图2示出本专利技术的优选实施例的一般过程流，其中从样品提取某一体积至纳米操纵器，将其装配至栅格、重定位，并且在取得所述体积的SEM图像之前进行研磨； 图3A不出样品的自顶而下视图； 图313不出样品的侧视图； 图4示出在从工件提取之后附着至纳米操纵器的样品； 图5示出附着至夹持器(诸如栅格502)的样品； 图6A-6F示出装配和研磨样品以提供在截面中在孔的整个截面之上表征孔的方法； 图7A-7E示出装配和研磨样品以提供在截面中在孔的整个截面之上表征孔的另一方法; 图8A示出遭受幕化效应的样品截面的图解； 图8B示出依照本专利技术的实施例的具有减少的幕化效应的样品截面的图解； 图9示出适合于实践本专利技术的实施例的典型双射本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种在带电粒子束系统中暴露样品中的结构的一部分以供观察的方法，包括：从大块样品提取样品；确定减少幕化的样品取向；将样品装配至带电粒子束系统中的夹持器，使得在研磨样品以暴露结构时，夹持器使样品取向在减少幕化的取向上；通过在减少幕化的方向上研磨样品来暴露结构；以及对结构成像。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：M施米德特，HH金，SH李，S斯通，J布莱克伍德，
申请(专利权)人：FEI公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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