[发明专利]聚焦离子束设备及聚焦离子束检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种聚焦离子束设备及聚焦离子束检测方法。

背景技术

聚焦离子束(FIB，Focused Ion Beam)技术是一种集形貌观测、定位制样、成份分析、薄膜淀积和无掩模刻蚀各过程于一身的新型微加工技术。在半导体制造技术领域中，它常用来检测分析工艺制作的质量，如用来对集成电路芯片进行断面(Cross Section)分析，以观察和确定芯片中的缺陷。目前该技术已经成为集成电路制作过程中必不可少的关键技术之一。

图1为现有的聚焦离子束设备的示意图，如图1所示，其由壳体100、FIB装置101、扫描电子显微镜(SEM，Scanning Electron Microscope)装置102、样品台105及与样品台相连的聚焦偏转装置106组成，工作时，先利用SEM装置发射电子104，对样品进行定位，然后，利用聚焦偏转装置106按图中110所示方向将该样品台偏转一定角度，使其垂直于FIB装置101所发射的离子束103，接着，利用FIB装置101中的静电透镜(图未示)将离子束(通常是镓离子)聚焦至样品的指定位置处，对样品进行垂直切片处理以产生断面，在切片的同时，可以利用SEM装置对该断面进行观察分析，检测芯片中各个断层中的缺陷。

图2至图4为说明利用聚焦离子束设备进行断面分析的原理的样品剖面图，其中，图2为现有的测试样品的剖面图，如图2所示，该样品由衬底201和待测试层202组成。图3为现有的切割形成断面后的样品剖面图，如图3所示，切割后在样品内形成了垂直于样品表面的断面310。实现过程为：将该样品置于样品台上，利用SEM装置确定切割点后，将其转至与FIB装置垂直，再由聚焦离子束103对其进行垂直切割，在待测试层202中形成垂直于样品表面的断面310。图4为现有的利用SEM对样品的断面进行检测的样品剖面图，如图4所示，利用SEM装置发出的电子束104对由离子束切片形成的断面310进行观察，检测其内是否存在缺陷。现有的聚集离子束设备中，这一切片和观察过程可以同时进行，为断面检测分析工作提供了便利。

随着超大规模集成电路的迅速发展，芯片的集成度越来越高，元器件的尺寸越来越小，对利用FIB设备进行检测的精细度要求也越来越高，此时，上述FIB设备在检测器件结构时出现的一些问题，会不可避免地影响到缺陷检测的正常进行，需对其进行改进。

利用现有的聚焦离子束分析样品的断面存在如下缺陷：因离子束具有高能，若检测的样品中存在有连接塞、接触插塞等结构，且该连接塞或接触插塞位于切片位置上，则在切片时，该高能离子束会垂直打穿连接塞或接触插塞的底部，产生缝隙状缺陷。图5为现有的利用FIB设备检测时产生了缝隙缺陷的样品断面示意图，如图5所示，切片时在待测样品上产生的断面500内有一连接塞501，在利用聚焦离子束103对其进行切片处理时，高能的离子束垂直地将该连接塞501的底打穿，形成了缝隙状缺陷502，这一缺陷的形成，一方面会导致在用SEM观察时不能确定检测到的该缝隙状缺陷502是在生产工艺中形成的还是在该样品制备过程中产生的，另一方面，还会使断面的SEM图像不清晰，导致识别真正的缺陷503的难度增加，这两方面都不利于对缺陷的准确检测。

为了在检测中更好地确认缺陷，申请号为200310122586.0的中国专利申请公开了一种检测方法，该方法在测试前，先利用聚焦离子束将位于要测试的目标层之上的各层去除，曝露出要测试的目标层，然后再对其进行切片测试，但是，该方法显然实现起来既麻烦又费时，另外，其也无法解决上述对连接塞、接触插塞等结构进行切片时，因高能离子束垂直轰击连接塞、接触插塞等结构的底部而导致的产生缝隙性缺陷的问题。

发明内容

本发明提供一种聚焦离子束设备及聚焦离子束检测方法，改善了现有的聚焦离子束检测过程中产生缝隙缺陷的问题。

本发明提供的一种聚焦离子束设备，包括壳体、用于在样品上产生断面的聚焦离子束装置、用于检测所述断面的扫描电子显微镜装置，以及样品台，此外，还包括与所述样品台相连的，用于旋转所述样品台的断面偏转装置，且所述断面偏转装置的偏转轴线垂直于所述断面。