[發明專利]樣本制備方法和裝置

有效

• 申請號: 201310054653.3
• 申請日: 2013-02-20
• 公開（公告）號: CN103257067A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 鈴木秀和
• 申請（專利權）人: 日本株式會社日立高新技術科學
• 主分類號: G01N1/32
• 分類號: G01N1/32;H01J37/32
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 李輝;黃綸偉

技術領域

本發明涉及一種用于使用聚焦離子束通過蝕刻處理制備樣本的樣本制備方法和裝置。

背景技術

作為分析半導體器件等等中的內部結構和缺陷的方法，已知一種截面處理和觀察方法，其中使用聚焦離子束用于樣本的截面處理以暴露包括想要的結構或缺陷的截面并且使用掃描電子顯微鏡來觀察截面。根據該方法，能夠以針尖精度暴露樣本內的期望的觀察對象，并且因此，能夠快速地觀察結構或缺陷。

作為用于暴露期望的觀察對象的方法，公開了一種重復地執行截面處理和截面觀察并且在觀察對象出現在截面觀察圖像中的時刻結束截面處理的方法（參見JP-A-2009-204480）。根據該方法，能夠準確地暴露包括期望的觀察對象的截面。

作為另一種分析方法，還已知一種利用聚焦離子束從樣本制備包括期望的觀察對象的樣本件并且通過透射電子顯微鏡觀察該樣本件的方法。根據該方法，能夠利用具有高分辨率的透射電子顯微鏡觀察觀察對象。

在使用聚焦離子束暴露半導體器件的截面或制備樣本件的情況下，重要的是，處理半導體晶圓中沿著器件圖案的布置方向的截面。

在截面處理和觀察方法中，從包括器件圖案的截面的觀察圖像觀察結構或缺陷，并且因此，需要暴露沿著器件圖案的布置方向的截面。此外，在樣本件的制備中，通過透射電子顯微鏡（TEM）觀察分析樣本件的內部結構，并且因此，需要制備內部具有期望的結構并且沿著器件圖案的布置方向的樣本件。

然而，近年來，器件圖案變得更加精細并且半導體器件的密集化和小型化。因此，傳統方法難以通過觀察檢查器件圖案的布置方向并且形成沿著器件圖案的布置方向的截面。

發明內容

本發明的示例性方面提供了一種用于沿著精細器件圖案的布置方向制備樣本的樣本制備方法和裝置。

（1）根據本發明的示例性方面，提供了一種樣本制備方法，其包括：在顯示屏幕上顯示進行掃描電子顯微鏡觀察的樣本的作為第一截面的截面的觀察圖像的同時，通過掃描并照射聚焦離子束對第一截面進行蝕刻處理，從而暴露樣本的第二截面；并且在顯示屏幕上顯示進行掃描電子顯微鏡觀察的第二截面的觀察圖像的同時，在執行聚焦離子束的掃描和照射的同時改變聚焦離子束的掃描方向并且通過具有改變后的掃描方向的聚焦離子束的掃描和照射對第二截面進行蝕刻處理，從而暴露樣本的期望的截面。

利用該構造，能夠暴露樣本的沿著內部器件圖案的布置方向的截面。能夠在利用掃描電子顯微鏡實時地觀察樣本的同時調整聚焦離子束的掃描方向。因此，即使在其中以幾十納米的數量級的間隔布置器件的器件圖案的情況下，也能夠準確地將器件圖案的布置方向和截面的形成方向彼此對齊。

（2）根據本發明的另一示例性方面，提供了一種樣本制備裝置，其包括：樣本臺，其被構造為在其上放置樣本；聚焦離子束鏡筒，其被構造為利用聚焦離子束掃描并且照射樣本以暴露樣本的截面；電子束鏡筒，其被構造為利用電子束掃描并且照射截面；帶電粒子檢測器，其被構造為檢測由于電子束的照射而從截面發出的帶電粒子；顯示部，其被構造為顯示由帶電粒子檢測器的檢測信號形成的截面的觀察圖像；輸入部，其被構造為接收聚焦離子束的掃描方向的旋轉角度的輸入；以及掃描方向控制部，其被構造為基于經由輸入部輸入的旋轉角度在截面的處理和觀察期間改變聚焦離子束的掃描方向。

利用該構造，能夠在觀看顯示在顯示部上的進行處理的截面的觀察圖像的同時調整聚焦離子束的掃描方向。

根據本發明的樣本制備裝置和方法，即使在具有精細器件圖案的樣本的情況下，能夠形成沿著器件圖案的布置方向的截面，并且因此，能夠制備用于分析精細內部結構或缺陷的樣本。

附圖說明

在附圖中：

圖1是根據本發明的實施方式的樣本制備裝置的構造圖；

圖2A和圖2B分別是根據本發明的第一示例的樣本表面和樣本截面的說明圖；

圖3A至圖3D是根據本發明的第一示例的處理方法的說明圖；

圖4是根據本發明的第一示例的顯示畫面的構造圖；

圖5A至圖5C是根據本發明的第二示例的用于TEM觀察的樣本的制備的說明圖；以及

圖6是根據本發明的第二示例的用于TEM觀察的樣本的說明圖。

具體實施方式

將在下面描述根據本發明的實施方式的樣本制備裝置和方法。

如圖1中所示，本實施方式中的樣本制備裝置包括EB鏡筒1、FIB鏡筒2和樣本室3。EB鏡筒1和FIB鏡筒2分別利用電子束8和離子束9照射樣本室3中容納的樣本7。