[发明专利]聚焦离子束装置

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域，尤其涉及一种聚焦离子束装置。

背景技术

半导体集成电路（Integrated Circuit,IC）芯片制造过程大致包括前段工艺及后段工艺。其中，前段工艺的目的是在晶片上制造出集成电路，后段工艺主要是将具有所述集成电路的晶片进行封装。在前段工艺和后段工艺的过程中不断进行多种结构测试和电性测试，以确保芯片的可靠度及良率。因此，能适时地对已产生的缺陷做出分析，找出缺陷发生的原因，便成为品质技术保证的核心能力之一。而随着半导体元件尺寸不断的缩小，由半导体工艺所引发并足以对成品率产生影响的缺陷尺寸也越来越小，且很多缺陷更是掩埋在样品表面。所以根据样品表面图形对缺陷进行定位分析就显得尤为重要。在这种趋势下，要对所述缺陷做精确的切面分析已显不易。因此各种显微技术不断的产生，以期能通过对试片制备方法的改良、分析仪器精密度的提升，以及分析仪器与分析原理的交互运用来克服这个问题。

近年来，半导体制造技术领域所采用的聚焦离子束显微镜是一种利用离子束当入射源来对材料进行分析或加工的仪器。典型的聚焦离子束显微镜中包括液相金属离子源、电透镜、扫描电镜、二次粒子侦测器、转向移动的试片基座、真空系统，以及抗震动与磁场的装置等。当施加外加电场于通常为液态镓的液相金属离子源时，会使液态镓形成细小尖端，再利用负性电场牵引尖端的镓，将可以导出镓离子束，然后以电透镜聚焦，在经过系列的变化孔径后，将可以决定离子束的大小，最后离子束经过二次聚焦到达试片的表面，利用物理碰撞来达到切割等目的。由于聚焦离子束显微镜的发展，使得半导体技术领域利用其来制造精密定点的扫描式电子显微镜横切面试片或穿透式电子显微镜横切面试片，以进行微区分析。

但是，现有的聚焦离子束装置的晶片夹盘多为镂空且不接地结构，该结构势必会导致在制备不导电试片的过程中，大量的电荷将在所述晶片的表面聚集，并排斥所述聚焦离子束，进而导致接收端接收的二次粒子信息失真而不能真实的反映原有图形，使得使用者很难精确的对精细缺陷进行准确的定位。另一方面，在所述聚焦离子束装置利用电荷的沉积或者物理反应进行沉积或切割的过程中，因晶片表面大量电荷的聚集，将会阻止所述聚焦离子束装置发射端发射的电荷到达所述晶片表面，使得所述沉积或切割工艺不能实现。

此外，在现有技术中也利用透明树脂或胶水在试片表面全面性覆膜的方法，但此种方法仅对提高覆膜与表面层的结构和对比有明显的帮助，并不适于在聚焦式离子束显微镜中寻找并精密确认缺陷的位置，也不适于后续的穿透式电子显微镜观察或是扫描式电子显微镜观察。其主要原因是由于所形成的表面性覆膜导电性不佳，容易造成电荷累积等问题。而一旦电荷累积问题产生，不仅完全无法精密确认缺陷的位置，亦无法对缺陷进行观察，尤其是在缺陷尺寸非常微小的半导体产品中，这个问题更加被突显出来。

因此，如何能提供一种缺陷分析方法，在利用聚焦离子束来进行横切面试片的制作时，可以保护缺陷不会受到损伤，也不会产生电荷积累的现象，以至于造成无法精密确认缺陷的位置或是无法对缺陷做观察的问题，便是本领域亟待解决的问题。

故针对现有技术存在的问题，本案设计人凭借从事此行业多年的经验，积极研究改良，于是有了本发明一种聚焦离子束装置。

发明内容

本发明是针对现有技术中，传统的聚焦离子束在进行横切面试片的制作时，不仅损伤缺陷，而且产生电荷积累的现象，以至于造成无法精密确认缺陷的位置或是无法对缺陷做观察等缺陷提供一种聚焦离子束装置。

为了解决上述问题，本发明提供一种聚焦离子束装置，所述聚焦离子束装置，包括：真空腔室，所述真空腔室用于为所述聚焦离子束装置的检测提供真空环境；离子源，所述离子源为液态镓的液相金属离子源，当施加外加电场在所述液态镓的液相金属离子源时，所述液态镓形成细小尖端，并在负性电场的牵引下导出所述镓离子束；离子光学系统，所述离子光学系统决定所述离子束的大小，所述离子束并经过二次聚焦达到位于所述样品台上的试片之上表面；样品台，所述样品台用于承载所述试片；二次电子，所述二次电子由所述聚焦离子束照射到所述试片产生，并被用作二次电荷探测器的二次电子探测器检测；显示装置，所述显示装置根据检测到的所述二次电子信号显示所述试片的二次电子图像，进而进行缺陷的定位；电荷导出装置，所述电荷导出装置设置在所述真空腔室上，并与所述试片之缺陷的附件区域电性连接。

可选地，所述试片之缺陷的附件区域为试片的上表面处的电荷从所述缺陷运动至所述电荷导出装置处的区域。

可选地，所述所述电荷导出装置为探针。