[发明专利]聚焦离子束装置、样品断面形成及薄片样品制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及到利用聚焦离子束装置形成样品断面及加工TEM样品。

背景技术

利用图9对利用传统的FIB-SEM装置加工缺陷区域的观察方法进行解释说明。首先，用离子束IB对样品22进行加工形成一个矩形开口21。开口形成后，用电子束EB扫描照射断面D。通过检测那时所产生的二次电子，观察断面D的二次电子图像。在缺陷分析中为了获得通过缺陷中心的断面，在已获得的二次电子图像中的一个特定结构的一端选定两个点。然后，用离子束IB逐步研磨(mill)该特定结构，在研磨过程中测量特定结构的端到端的距离。当距离变化几乎为零时终止用离子束IB研磨，可以在缺陷中心区域获得断面。

[专利文件1]JP-A-H11-273613

在前面所述的利用传统的FIB-SEM装置通过加工观察缺陷的方法中，为了检测缺陷或接触孔的中心位置，需要照射电子束到样品断面。这要求具有SEM柱的FIB-SEM装置。同时，由于使用FIB工作以及通过将照射束转换到SEM来确认端点(end point)，转换过程耗费时间。本发明提供一种样品断面形成方法，该方法即使使用没有SEM观察功能的FIB装置也能有效检测缺陷或接触孔的中心位置。本发明的一个目的是提供一种有效制备薄片(thin-piece)样品的方法，使得缺陷或接触孔的中心处于用于TEM等的观察薄片样品的中心。

发明内容

为了达到上述目标，使用这样一种方法，该方法利用聚焦离子束装置相对于和样品表面平行的方向形成包含至少两种不同材料的样品断面。使用聚焦离子束装置的样品断面形成方法包含的步骤有：在垂直于样品表面形成断面时，在通过扫描照射聚焦离子束对样品的一个期望区域进行刻蚀的同时，检测由照射聚焦离子束所产生的二次带电粒子；以及利用检测到的二次带电粒子的信号检测信号量的变化并且根据该变化量终止刻蚀。换言之，使用聚焦离子束装置，在和聚焦离子束装置的透镜镜筒轴向平行的方向用聚焦离子束扫描照射样品表面的期望区域，由此形成样品断面。在形成样品断面时，当一形成断面，包含不同材料的样品表面就出现时，包含如下步骤：当在形成样品断面时在形成断面的过程中，在出现包含不同材料的样品断面时，在通过通过扫描照射聚焦离子束对样品期望区域进行刻蚀的同时，检测由照射聚焦离子束产生的二次带电粒子；以及根据检测到的二次带电粒子的信号检测信号量的变化并根据其变化量终止刻蚀。此外，也可能是这样一种在样品表面中形成断面的方法，其通过在和聚焦离子束装置的透镜镜筒轴平行的方向上扫描照射聚焦离子束，并在样品的期望区域形成样品断面同时刻蚀该断面，使用聚焦离子束装置的样品断面形成方法特征在于包括如下步骤：检测由照射聚焦离子束所产生的二次带电粒子；以及检测所检测到的二次带电粒子信号的信号量变化，并且当信号量有变化时，根据变化量终止刻蚀。

第二种问题解决手段是使用根据权利要求1的使用聚焦离子束的样品断面形成方法，其中建立所述期望区域，使其一侧几乎平行于样品表面中的期望断面的一侧，以形成包含该平行一侧的断面的方式进行刻蚀，接着通过扫描照射离子束刻蚀工作区，同时向着期望断面并在加宽的方向上形成该工作区的断面，从而根据此时产生的二次带电粒子的信号检测每个断面位置的信号量的变化，根据其变化量终止刻蚀。

第三种问题解决手段是使用根据权利要求1或2的使用聚焦离子束装置的样品断面形成方法，其中通过检测所检测到的二次带电粒子信号的信号量变化而终止刻蚀的步骤包括：相对于副扫描方向，在每个副扫描位置累积主扫描方向上刻蚀过程中检测到的二次带电粒子信号，假定和期望断面的一侧几乎平行的方向为主扫描方向，而垂直于主扫描方向的方向为副扫描方向；检测累积信号量的变化，并根据其变化量终止刻蚀。

第四种问题解决手段是一种利用聚焦离子束装置制备薄片样品的方法，其特点在于以下步骤：通过根据第一到第三问题解决手段中的任何一种手段的、使用聚焦离子束装置的样品断面形成方法形成样品断面；以及类似地，关于期望薄片样品区，与已形成的样品断面相对地类似地形成一断面，从而形成薄片样品区。

第五种问题解决手段使用一种聚焦离子束装置，该装置包含：用于产生离子的离子发生源；离子光学系统，该系统将离子限制成聚焦离子束并在扫描的同时将离子束照射到样品表面；用于支撑样品的样品台；用于移动样品台的样品台控制机构；检测聚焦离子束照射样品所产生的二次带电粒子的二次带电粒子探测器；以及端点检测机构，其在通过扫描照射聚焦离子束对垂直于样品平坦表面形成的断面进行刻蚀时，根据二次带电粒子探测器检测到的二次带电粒子信号量的变化量检测端点。