专利名称：透射电子显微镜检测样片的制备方法
技术领域：
本发明涉及半导体制作领域及材料分析领域，尤其涉及透射电子显微镜(TEM，Transmission Electron Microscope)检领lj样片的制备方f去。
背景技术：
离子注入工艺是常见的半导体制作工艺，其原理通常为基于硬掩膜(hardmask)，在一定工艺条件下，向半导体基体上该硬掩膜定义出的离子注入区域注入离子，聚合物(Polymer)是一种常用的硬掩膜材料。 随着技术发展，半导体器件特征尺寸逐渐减小，从而对半导体制作工艺提出了越来越高的要求。对于离子注入工艺，则要求硬掩膜的轮廓(profile)及关键尺寸(CD，Critical Dimension)精确的满足要求，否则将可能导致离子注入区域变动，使得注入离子的区域偏离预定的离子注入区域。 为保证硬掩膜的关键尺寸符合要求，业界常采用TEM来对制作的硬掩膜进行检测。其检测过程为首先制作该硬掩膜的TEM检测样片，然后使用TEM对该TEM检测样片进行检测，其中TEM检测样片制作的质量对检测结果有重大影响。
下面以Polymer作为硬掩膜为例，目前TEM检测样片制作流程包括
参照图1A，切割晶圆后获得包含Polymer掩膜10的初始TEM检测样片11。
参照图1B，在该初始TEM检测样片11上沉积电子束辅助层12 (E-beamLayer);
参照图IC，于电子束辅助层12上沉积离子束辅助层13 (I-beam Layer);
然后再进行离子束切削(I-beam milling)过程，获得最终的TEM检测样片。
其中电子束辅助层12及离子束辅助层13是为了防止后续离子束切削过程中Polymer掩膜10由于高热作用或离子束切削等物理作用产生变形或破坏，可能使得TEM检测结果失败的问题。 但实际制作结果显示，采用上述流程制作出的最终TEM检测样片的Polymer掩膜IO存在下述两个问题 1， Polymer掩膜10仍然会受到破坏，如图2圆圈部分所示； 2，在沉积电子束辅助层12的过程中，很有可能会沉积额外的含碳层14，如图3圆圈部分所示。 这两个问题都将影响制作出的最终TEM检测样片的质量，进而导致TEM的检测结果误差较大，甚至检测失败。
发明内容
本发明提供TEM检测样片的制备方法，以提高TEM检测样片的质量，进而减小TEM检测的误差。 本发明提出了 TEM检测样片的制备方法，该方法包括提供初始TEM检测样片；在该初始TEM检测样片上沉积阻碍层；在阻碍层上沉积电子束辅助层；以及在电子束辅助层
3上沉积离子束辅助层。 本发明通过在初始TEM检测样片上先沉积阻碍层；再顺次沉积电子束辅助层及离子束辅助层，增加了对初始TEM检测样片的保护能力，解决了现有技术中Polymer掩膜10受破坏及额外含碳层14负面影响的问题，从而提高了最终制备的TEM检测样片的质量，进而减小了 TEM检测的误差。
图1A 1C为现有TEM检测样片制备时该样片的结构示意图； 图2为现有TEM检测样片制备方案中Polymer掩膜被破坏的结构示意图； 图3为现有TEM检测样片制备方案中样片包含额外含碳层的结构示意图； 图4为本发明实施例中TEM检测样片制备方法的流程图； 图5A 5D为本发明实施例TEM检测样片制备时该样片的结构示意图
具体实施例方式
针对背景技术的问题，由于在沉积电子束辅助层12及离子束辅助层13后，
Polymer掩膜10仍然受到破坏，因此本发明实施例提出再沉积阻碍层，进一步保护Polymer
掩膜10 ;此外由于在电子束辅助层12沉积过程中，可能在初始TEM检测样片11上Polymer
掩膜10之间额外沉积一含碳层14，因此本发明实施例提出需先将上述阻碍层沉积于初始
TEM检测样片11上，然后再沉积电子束辅助层12，以避免含碳层14的负面影响。 基于上述想法，本发明实施例提出如下TEM检测样片制备方法，以提高TEM检测样
片的质量。 图4为本发明实施例中TEM检测样片制备方法的流程图，结合该图，该方法包括 步骤1 ，提供初始TEM检测样片； 切割晶圆后获得该初始TEM检测样片。 步骤2，在该初始TEM检测样片上沉积阻碍层； 该阻碍层的材质可以有多种，例如铂(Pt)、铂-钯(Pt-Pd)合金、钯(Pd)、金(Au)或铬(Cr)等；该阻碍层常采用物理气相沉积工艺(PVD)沉积，当然如果能实现该阻碍层的沉积，并满足样片制备的常规要求，采用其他工艺也可； 为对初始TEM检测样片实现有效保护，应确保该阻碍层完全覆盖所述初始TEM检测样片表面，例如初始TEM检测样片的表面可能有凸起，则在凸起之间的凹陷处也应沉积有足够的阻碍层。 该阻碍层的厚度根据初始TEM检测样片的材质等推断出来，也可以通过沉积初始厚度的阻碍层，然后再判断最终制备出的TEM检测样片是否符合要求，对初始厚度进行调整，最终获得合理的阻碍层厚度。 步骤3，在阻碍层上沉积电子束辅助层；以及 步骤4，在电子束辅助层上沉积离子束辅助层。 其中步骤3和步骤4的具体实施可以参照现有沉积过程。 在完成步骤4后，后续还有离子束切削等工艺，由于后续工艺与本发明的实质无关，因此不再详述。
基于上述步骤的制备方案，由于在沉积电子束辅助层前还沉积有阻碍层，因此能够进一步保护TEM检测样片，防止其在制备过程中受到高热作用及电子束、离子束等物理作用变形、破坏或沉积额外含碳层的问题，提高了制备出的TEM检测样片的质量，进而减少了 TEM检测的误差。 下面将参照附图对本发明进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明而仍然实现本发明的有利效果。因
此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。
为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。 在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
实施例 以制作背景技术的TEM检测样片为例，本实施例的制备过程包括 参照图5A，提供初始TEM检测样片51 ，该初始TEM检测样片51包含Polymer掩膜
50 ;切割晶圆后获得初始TEM检测样片51。。 参照图5B，在初始TEM检测样片51上沉积阻碍层52 ; 本实施例中，采用PVD工艺沉积厚度大于20纳米的Pt层作为阻碍层52，其具体工艺条件包括直流电压为0. 4千伏，真空压强为6帕斯卡以及样片距离为30毫米，所述样片距离代表初始TEM检测样片51至Pt靶材的距离，该Pt靶材用以溅射出Pt粒子至初始TEM检测样片51上形成阻碍层52。基于上述工艺条件，本领域技术人员能够实施该沉积过程。
参照图5C，于阻碍层52上沉积电子束辅助层53 ;
参照图5D，于电子束辅助层53上沉积离子束辅助层54。 其中电子束辅助层53及离子束辅助层54沉积的具体实施为本领域一般技术人员公知技术。 在完成上述过程后，再通过离子束切削等后续处理工艺，即可完成本实施例TEM检测样片的制备。 根据实施结果，与采用现有方案制备的TEM检测样片相比，本实施例制备的TEM检测样片中的Polymer掩膜50被保护得很好，没有变形或破坏，而且在该检测样片中也没有产生额外含碳层，解决了现有技术的问题，提高了制备的TEM检测样片的质量，进而减少了TEM检测的误差。 显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求
一种透射电子显微镜检测样片的制备方法，其特征在于，包括提供初始透射电子显微镜检测样片；在该初始透射电子显微镜检测样片上沉积阻碍层；在阻碍层上沉积电子束辅助层；以及在电子束辅助层上沉积离子束辅助层。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阻碍层的材质为铂、铂_钯合金、钯、金或铬。
3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阻碍层完全覆盖所述初始透射电子显微镜检测样片表面。
4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，采用物理气相沉积工艺沉积所述阻碍层。
5. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括根据初始透射电子显微镜检测样片的材质获得阻碍层厚度的步骤。
6. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括获得阻碍层厚度的步骤，该步骤具体包括根据初始厚度沉积阻碍层；判断沉积该厚度阻碍层后制备得到的透射电子显微镜检测样片是否符合预定要求；以及在符合时，将该初始厚度确定为阻碍层厚度；否则，调整所述初始厚度直至制备到的透射电子显微镜检测样片符合预定要求。
7. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述初始透射电子显微镜检测样片为聚合物掩膜。
8. 如权利要求7所述的方法，其特征在于，沉积的阻碍层厚度大于20纳米。
9. 如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述阻碍层材质为铂，并采用物理气相沉积工艺沉积所述阻碍层；以及该沉积工艺的具体工艺条件包括直流电压为0. 4千伏；真空压强为6帕斯卡；且样片距离为30毫米。
全文摘要
本发明提供TEM检测样片的制备方法，以提高TEM检测样片的质量，进而减小TEM检测的误差。该方法包括提供初始透射电子显微镜检测样片；在该透射电子显微镜检测样片上沉积阻碍层；在阻碍层上沉积电子束辅助层；以及在电子束辅助层上沉积离子束辅助层。
文档编号G01N1/28GK101776543SQ20091004524
公开日2010年7月14日 申请日期2009年1月13日 优先权日2009年1月13日
发明者于会生, 李明, 胡建强, 芮志贤, 赵燕丽 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司