专利名称：试样台的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种用于聚焦粒子束断面分 析的试样台。
技术背景聚焦离子束(Focused Ion Beam, FIB)可以用来对集成电路芯片做断面 (cross section)分析，以观察和确定芯片中的缺陷。其主要原理是将离子 源产生的离子(主要是稼Ga+)加速后用电子透镜聚焦，高能高速的离子打 到芯片上指定位置，将芯片表面材质移除产生断面，辅助于扫描电子显微镜 (SEM),可观察芯片中各个断层中的缺陷。专利申请号为99102770.1的中国 专利公开了一种FIB设备。如图1所示，所述FIB设备一般包括离子源100,离 子束引出电极102，静电透镜104，偏转电极106 静电透镜108,和试样台110， 及样品112,离子束101从离子源中引出后经加速达到样品112表面。其具体的 做法如下如图2所示，首先制备样品，所述样品包括衬底200和所述衬底上 的器件层202,对所述样品进行表面处理以防止离子束和表面产生放电 (charging)，造成影像漂移。如图3所示，将所述样品置于试样台，确定切点， 通过偏转电极调节聚焦离子束204，在样品中刻蚀出垂直于样品表面的断面 206。对所述断面进行清洗(clean up)。如图4所示，用SEM电子束208对所 述断面进行观测。现有的FIB设备中的试样台结构如图5所示，包括一支撑杆300和一薄圆片 形的载物台301，所述载物台301具有一圆形平面载物面302，其中，所述支撑 杆300垂直固定于所述载物台301背面中间位置。所述支撑杆300用于将试样台 固定于所述FIBi殳备FIB的正下方，所述载物面302垂直面向所述F旧。因而将 样品放置于上述FIB设备的试样台上，能够产生垂直于样品表面的断面。现有用于产生样品断面的试样台存在如下缺陷当样品中具有连接塞、 接触插塞等结构而需要在所述连接塞或接触插塞位置切片产生断面时，将样 品放置于试样台上，所述离子束的高能离子会打穿所述连接塞或接触插塞的 底部而产生缝隙状缺陷，从而引进噪声，造成用SEM观察时不能确定缺陷是 生产工艺造成的还是该制备过程产生的。如图6所示，在对具有连接孔402样
品40(M故断面分4斤时，FIB 404垂直于所述才羊品400表面来制备才羊品断面，由于 连接孔402中填充的导电材料与周围的其它介质层具有不同的密度和硬度，在 高能离子束沿着所述连4秦孔402向下刻蚀生成断面的同时，高能的离子束会打 穿所述连接孔402的底部，在所述连接孔402底部生成缝隙缺陷，从而会对连 接孔402底部的器件层造成损伤产成缺陷。图7为FIB离子束生成的缝隙缺陷 406的SEM照片。 发明内容本发明提供一种用于聚焦离子束断面分析的试样台，以解决在现有试样 台上用聚焦离子束制备样品断面时产生缝隙缺陷的问题。为达到上述目的，本发明提供的一种试样台，应用于聚焦离子束断面分 析，包括支撑杆和载物台，所述载物台包括与所述支撑杆连接的第一载物面， 所述载物台还至少包括一与所述第一载物面相交的第二载物面。所述第一载物面和第二载物面为平面，交角为140 - 179度。所述载物台沿所述支撑杆方向的投影为圆形、椭圆形或多边形。所述第一载物面和第二载物面为平面半圓形或弓形。与本发明具有相应技术特征的另一种试样台，包括支撑杆和载物台，所 述载物台包括与所述支撑杆连接的第 一载物面，所述载物台还至少包括与所 述第一载物面相交的第二载物面和第三载物面；在所述第一载物面和/或第三 载物面上形成有沟槽。所述沟槽的底面和其相应载物面平行。所述第二载物面、第三载物面与所述第一载物面的交角为140至U9度。与本发明具有相应技术特征的另一种试样台，包括支撑杆和载物台，所 述载物台包括与所述支撑杆连接的第 一载物面，所述载物台还至少包括与所 述第一载物面相交的第二载物面和第三载物面；在所述第一载物面和/或第三 载物面上形成有夹板。所述夹板具有螺孔，在所述螺孔中具有螺丝钉。与现有技术相比，本发明具有以下优点本发明试样台的栽物台具有倾斜的载物面，将芯片放置于所述倾斜载物 面上用聚焦离子束形成断面时，离子束的方向与所述芯片中接触塞或连接插 塞的方向具有一夹角，避免了离子束对芯片中接触塞或连接插塞底部的直接轰击而形成缝隙缺陷，从而形成对下层器件层的损伤，提高了样品制备和观 察检测的准确度。本发明的载物台的栽物面还具有竖直固定芯片的沟槽和夹板，可以用来 制备芯片的横向断面，从而对芯片横向断面进行成像观测。
图1为现有一种聚焦离子束原理示意图； 图2为待切片样品剖面示意图； 图3为现有用聚焦离子束制备样品的示意图； 图4为现有用扫描电子显微镜观察样品断面的示意图； 图5为现有用于聚焦离子束断面分析装置的试样台透视图； 图6为现有用聚焦离子束制备带有连接塞或接触插塞的样品的示意图； 图7为现有用聚焦离子束制备带有连接塞或接触插塞的样品产生的缺陷 示意图；图8为根据本发明第一实施例的试样台的正视图； 图9为图8所示试样台沿AA1剖面示意图； 图10为图8所示试样台放置样品的示意图； 图11为根据本发明第二实施例的试样台的正视图； 图12为图11所示试样台沿AA1的剖面示意图； 图13为图11所示试样台沿BB1的剖面示意图； 图14为在图12所示试样台的样品放置的示意图； 图15根据本发明第三实施例的试样台的正视图； 图16为图15所示试样台沿AA1剖面示意图； 图17为图15所示试样台沿BB1剖面示意图；图18采用本发明试样台的聚焦离子束制备带有连接塞或接触插塞的样品 的示意图；图19为应用聚焦离子束在本发明试样台制备的带有连接塞或接触塞的样 品断面SEM照片。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图 对本发明的具体实施方式
做详细的说明。 聚焦离子束(Focused Ion Beam, FIB)将离子源产生的离子(主要是稼 Ga')加速后通过电子透镜聚焦后打到芯片样品表面，高能高速的离子可以移 除芯片表面材质而产生断面，辅助于扫描电子显微镜，可以观察芯片内部的 情况，例如缺陷。应用聚焦离子束对样品进行缺陷分析，首先要将样品薄片 放置于试样台上，然后将试样台置于所述聚焦离子束下面，高能高速的离子 打到样品表面而产生断面，由于现有技术受限于试样台的平面表面限制，试 样放置于试样台上后，离子束只能垂直打到样品表面从而形成垂直断面。本 发明中提出 一种具有倾斜表面的试样台，当芯片样品中含有接触插塞和连接 塞等垂直结构而不宜用垂直的离子束制备样品断面时，可以将样品放置于倾 斜表面，然后再进行样品制备。这样，离子束可以以一个倾斜的角度打到芯 片表面，由于离子束轰击样品的方向与接触插塞或连接塞的方向有偏离，因 而不会对芯片造成损伤。本发明提供的应用于聚焦离子束断面分析的试样台包括支撑杆和载物 台，所述载物台除了包括与所述支撑杆连接的第一载物面，还至少包括一与 所述第一载物面相交的第二载物面。所述支撑杆垂直固定于所述第一载物面 的背面，所述第二载物面与所述第一载物面相交，交角为140 179度，所述 载物台还可以有第三载物面、第四载物面，根据需要可以设置不同的角度。 应用于样品制备时，当待制备样品芯片没有接触塞等垂直结构时，可将所述 芯片放置于第一载物面上而形成垂直断面，当待制备芯片具有接触塞或连接 孔等垂直结构时，可将芯片放置于倾斜的第二载物面或第三、四载物面上而 形成倾斜的断面。所述栽物面一般为平面，所述载物面可以是半圆形或弓形， 所述载物面也可以是平面多边形。本发明提供的试样台还可以有多个倾斜的载物面，在所述载物面上可以 形成有沟槽或夹板，所述沟槽或夹板用于将芯片竖直放置，竖直放置的芯片 可以用于观察横断面。为便于固定芯片，所述夹板一般为两个，所述夹板具 有螺孔，在所述螺孔中装有螺钉，靠两个螺钉挤压可将竖直芯片固定于载物 面上。下面结合附图对本发明实施方式进行详细描述。图8为根据本发明第一实施例的试样台的正视图；图9为图8所示试样 台沿AA1剖面示意图；图IO为图8所示试样台样品放置的示意图。
如图8所示，所迷试样台的载物台500包括相交的第一载物面502和第二载 物面504，所述第一载物面502和第二载物面504可以是半圓形、弓形或其多边 形，本实施例中所述第 一栽物面502和第二栽物面504为均为半圆形。如图9所示，所迷试样台还包括支撑杆501，所述载物台500包括第一载物 面502和第二载物面504,其中所述第 一载物面502和第二载物面504为平面半 圓形，所述第一载物面5O2和第二载物面5O4交角5O3为140 179度。所述支撑 杆501固定于所述第一载物面502背面。如图10所示，将上述试样台应用于聚焦离子束断面分析。首先，将所述 试样台的支撑杆501固定于聚焦离子束断面分析设备中，所述第一载物面502 呈水平方向放置，所述第二载物面504与所述第一载物面502具有HG ~ 179度 的倾斜角，若待分析的芯片507没有接触插塞或连接塞等垂直结构，将所述芯 片507置于水平的第一载物面502上，对其做断面分析。若待分析的芯片505中 具有接触插塞或连接塞等垂直结构，将所述芯片505放置于所述第二载物面 504上，由于第二载物面504与水平的第一载物面502具有140至179度的交角. 因而所述芯片505的表面和水平面具有与所述第一载物面502和第二载物面 504互补的交角，欲在所述芯片505中生成断面，将聚焦离子束移至所述芯片 505正上方，高能高速聚焦粒子束的打向芯片505表面。所述离子束与所述芯 片505表面法线形成与第一载物面502和第二载物面504交角互补的夹角，可 见，所述第二载物面504与第一载物面502的倾斜角的补角即为所述聚焦离子 束偏离样品表面法线的角度，通过载物台上形成不同倾斜角度的第二载物面 5 04 ，并将所述具有不同倾斜角度的第二载物面504应用于芯片样品的断面制 备便可以获得不同角度的断面表面。由于在用聚焦离子束制作样品断面时离 子束的方向和接触插塞或连接塞的方向有一定角度的倾斜。因而所述离子束 不会对接触塞或连接插塞的底部造成损伤从而不会影响芯片内部的器件层。 用聚焦离子束形成断面表面后，可以用扫描电子显微镜对所述断面进行成像 观察。图11为根据本发明第二实施例的试样台的正视图；图12为图11所示试 样台沿AA1剖面示意图；图13为图11所示试样台沿BB1剖面示意图；如图ll所示，所述试样台的载物台500包括第一载物面502、第二载物面 504、第三栽物面508和第四载物面510,所述第一载物面502和第二载物面504
为弓形，所述第四载物面510可以和第一载物面502共面，在所迷第三载物面 508上形成有沟槽512,在所述第四载物面上形成有沟槽514。如图12所示，所述试样台还包括支撑杆501,所述第一载物面502和第四 载物面510共面，所述第一载物面5O2和第二载物面5O4交角5O3为140至179度， 在所述第四载物面510上形成有沟槽514。所述第一载物面502和第二载物面 504为弓形。所述支撑杆501固定于所述载物台500背面。如图13所示，所述试样台具有载物台500和支撑杆501，所述第三载物面 508和第四载物面510交角503a为140至179度，所述第三载物面508具有沟槽 512,所述第四载物面510具有沟槽514,所述沟槽512、 514底面与其相应的载 物面平4亍。如图14所示，将上述试样台应用于聚焦离子束断面分析。首先，将所述 试样台的支撑杆501固定于聚焦离子束断面分析设备中，所述第一栽物面502 呈水平方向放置，所述第二载物面504、所述第三载物面508与所述第一载物 面502具有140至179度的倾斜角，若待分析的芯片507没有接触插塞或连接塞 等垂直结构时，将所述芯片507置于水平的第一载物面502上，对其做断面分 析。若待分析的芯片505中具有接触插塞或连接塞等垂直结构，将所述芯片505 放置于所述第二载物面504上，按照第一实施例所述的方法进行断面分析。所 述第一载物面502和第二载物面504主要用于将芯片平放于相应载物面上对样 品进行纵向断面制备，由于本实施例还具有水平的第四栽物面51 O和倾斜的第 三载物面508,所述第三载物面508和第四载物面510分别具有沟槽512和5"14, 可以将芯片竖直放置于所述沟槽之中进行横向断面制备。如图14所示，将芯 片509—端竖直放置于所述沟槽514之中，从而可以对其进行横行断面分析， 本发明实施例中的试样台也具有底面倾斜的沟槽512 ，以满足不同倾斜角度的 需要。图15为根据本发明第三实施例的试样台的正视图；图16为图15所示试 样台沿AA1剖面示意图；图17为图15所示试样台沿BB1剖面示意图。如图15所示，所述试样台的载物台500包括第一载物面502、第二载物面 504、第三载物面508和第四载物面510,所述第一载物面502和第二载物面504 为弓形，所述第四载物面510可以和第一栽物面502共面，在所述第三载物面 和第四载物面上形成有夹板511。
如图16所示，所述试才羊台还包4舌支撑^干501，所述第一载物面502和第四 载物面510共面，所述第一栽物面5O2和第二载物面5O4交角5O3为140至179度， 在所述第四载物面510上形成有夹板511,所述夹板具有螺孔，所述螺孔中具 有螺母513,两个夹板之间形成的沟槽可以用于竖直固定芯片。所述第一载物 面502和第二载物面504为弓形。所述支撑杆501固定于所述载物台500背面。如图17所示，所述试样台具有载物台500和支撑杆501,所述第三载物面 508和第四载物面510交角503a为140至179度，所述第三载物面508和第四载物 面510具有夹板511,所述夹板511具有螺孔，在所述螺孔中有螺母513。将上述具有多个倾斜载物面和夹板的试样台应用于聚焦离子束断面分 析。首先，将所述试样台的支撑杆501固定于聚焦离子束断面分析设备中，所 述第一载物面502呈水平方向放置，所述第二载物面504、所述第三载物面508 与所述第一载物面502具有140至179度的倾斜角，若待分析的芯片没有接触插 塞或连接塞等垂直结构时，将所述芯片置于水平的第一载物面502上，对其做 断面分析。若待分析的芯片中具有接触插塞或连接塞等垂直结构，将所述芯 片放置于所述第二载物面5 04上，按照第 一实施例所述的方法进行断面分析。 所述第一载物面502和第二载物面504主要用于将芯片平放于相应载物面上对 样品进行纵向断面制备，由于本实施例还具有水平的第四载物面51 O和倾斜的 第三栽物面508,所述第三载物面508和第四载物面510分别具有夹板511,可以将芯片竖直放置于所述夹板之间沟槽之中进行横向断面制备。如图18所示，应用本发明的倾斜表面对带有垂直结构例如接触插塞或连 接塞602的芯片600进行断面制备时，芯片放置于本发明试样台的倾斜表面后， 聚焦离子束和本发明芯片的表面法线具有倾斜角606，从而离子束不会对芯片 中的其它结构造成损伤，提高了样品制备和观察检测的准确度。图19为应用 聚焦离子束在本发明试样台制备的带有连接插塞或接触塞的样品断面SEM照 片，从照片中可以看到在连接插塞和接触塞底部没有形成缝隙缺陷。本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本 领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修 改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。
权利要求
1、一种试样台，应用于聚焦离子束断面分析，包括支撑杆和载物台，所述载物台包括与所述支撑杆连接的第一载物面，其特征在于所述载物台还至少包括一与所述第一载物面相交的第二载物面。
2、 如权利要求1所述的试样台，其特征在于所述第一载物面和第二载 物面为平面，交角为140至179度。
3、 如权利要求1所述的试样台，其特征在于所述载物台沿所述支撑杆 方向的投影为圓形或椭圆形。
4、 如权利要求1所述的试样台，其特征在于所述的载物台沿所述支撑 杆的投影为多边形。
5、 如权利要求1或2所述的试样台，其特征在于所述第一载物面和第 二载物面为平面半圆形。
6、 如权利要求1或2所述的试样台，其特征在于所述第一载物面和第 二载物面为弓形。
7、 一种试样台，应用于聚焦离子束断面分析，包括支撑杆和载物台，所 述载物台包括与所述支撑杆连接的第一载物面，其特征在于所述载物台还至少包括与所述第一载物面相交的第二载物面和第三载物面；在所述第一载物面和/或第三载物面上形成有沟槽。
8、 如权利要求7所述的试样台，其特征在于所述沟槽的底面和其相应 载物面平4亍。
9、 如权利要求7所述的试样台，其特征在于所述第二载物面、第三载 物面与所述第一载物面的交角为140至179度。
10、 一种试样台，应用于聚焦离子束断面分析，包括支撑杆和载物台， 所述载物台包括与所述支撑杆连接的第一载物面，其特征在于所述载物台还至少包括与所述第一载物面相交的第二载物面和第三载物面；在所述第一载物面和/或第三载物面上形成有夹板。
11、 如权利要求IO所述的试样台，其特征在于所述夹板具有螺孔，在 所述螺孔中具有螺丝钉。
全文摘要
一种试样台，应用于聚焦离子束断面分析，包括支撑杆和载物台，所述载物台包括与所述支撑杆连接的第一载物面，其特征在于所述载物台还至少包括一与所述第一载物面相交的第二载物面。本发明的载物台可用于聚焦离子束断面分析设备中进行倾斜断面的制备。
文档编号G01N23/18GK101153855SQ20061011690
公开日2008年4月2日 申请日期2006年9月30日 优先权日2006年9月30日
发明者赖李龙 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司