[发明专利]样本制备方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于使用聚焦离子束通过蚀刻处理制备样本的样本制备方法和装置。

背景技术

作为分析半导体器件等等中的内部结构和缺陷的方法，已知一种截面处理和观察方法，其中使用聚焦离子束用于样本的截面处理以暴露包括想要的结构或缺陷的截面并且使用扫描电子显微镜来观察截面。根据该方法，能够以针尖精度暴露样本内的期望的观察对象，并且因此，能够快速地观察结构或缺陷。

作为用于暴露期望的观察对象的方法，公开了一种重复地执行截面处理和截面观察并且在观察对象出现在截面观察图像中的时刻结束截面处理的方法（参见JP-A-2009-204480）。根据该方法，能够准确地暴露包括期望的观察对象的截面。

作为另一种分析方法，还已知一种利用聚焦离子束从样本制备包括期望的观察对象的样本件并且通过透射电子显微镜观察该样本件的方法。根据该方法，能够利用具有高分辨率的透射电子显微镜观察观察对象。

在使用聚焦离子束暴露半导体器件的截面或制备样本件的情况下，重要的是，处理半导体晶圆中沿着器件图案的布置方向的截面。

在截面处理和观察方法中，从包括器件图案的截面的观察图像观察结构或缺陷，并且因此，需要暴露沿着器件图案的布置方向的截面。此外，在样本件的制备中，通过透射电子显微镜（TEM）观察分析样本件的内部结构，并且因此，需要制备内部具有期望的结构并且沿着器件图案的布置方向的样本件。

然而，近年来，器件图案变得更加精细并且半导体器件的密集化和小型化。因此，传统方法难以通过观察检查器件图案的布置方向并且形成沿着器件图案的布置方向的截面。

发明内容

本发明的示例性方面提供了一种用于沿着精细器件图案的布置方向制备样本的样本制备方法和装置。

（1）根据本发明的示例性方面，提供了一种样本制备方法，其包括：在显示屏幕上显示进行扫描电子显微镜观察的样本的作为第一截面的截面的观察图像的同时，通过扫描并照射聚焦离子束对第一截面进行蚀刻处理，从而暴露样本的第二截面；并且在显示屏幕上显示进行扫描电子显微镜观察的第二截面的观察图像的同时，在执行聚焦离子束的扫描和照射的同时改变聚焦离子束的扫描方向并且通过具有改变后的扫描方向的聚焦离子束的扫描和照射对第二截面进行蚀刻处理，从而暴露样本的期望的截面。

利用该构造，能够暴露样本的沿着内部器件图案的布置方向的截面。能够在利用扫描电子显微镜实时地观察样本的同时调整聚焦离子束的扫描方向。因此，即使在其中以几十纳米的数量级的间隔布置器件的器件图案的情况下，也能够准确地将器件图案的布置方向和截面的形成方向彼此对齐。

（2）根据本发明的另一示例性方面，提供了一种样本制备装置，其包括：样本台，其被构造为在其上放置样本；聚焦离子束镜筒，其被构造为利用聚焦离子束扫描并且照射样本以暴露样本的截面；电子束镜筒，其被构造为利用电子束扫描并且照射截面；带电粒子检测器，其被构造为检测由于电子束的照射而从截面发出的带电粒子；显示部，其被构造为显示由带电粒子检测器的检测信号形成的截面的观察图像；输入部，其被构造为接收聚焦离子束的扫描方向的旋转角度的输入；以及扫描方向控制部，其被构造为基于经由输入部输入的旋转角度在截面的处理和观察期间改变聚焦离子束的扫描方向。

利用该构造，能够在观看显示在显示部上的进行处理的截面的观察图像的同时调整聚焦离子束的扫描方向。

根据本发明的样本制备装置和方法，即使在具有精细器件图案的样本的情况下，能够形成沿着器件图案的布置方向的截面，并且因此，能够制备用于分析精细内部结构或缺陷的样本。

附图说明

在附图中：

图1是根据本发明的实施方式的样本制备装置的构造图；

图2A和图2B分别是根据本发明的第一示例的样本表面和样本截面的说明图；

图3A至图3D是根据本发明的第一示例的处理方法的说明图；

图4是根据本发明的第一示例的显示画面的构造图；

图5A至图5C是根据本发明的第二示例的用于TEM观察的样本的制备的说明图；以及

图6是根据本发明的第二示例的用于TEM观察的样本的说明图。

具体实施方式

将在下面描述根据本发明的实施方式的样本制备装置和方法。

如图1中所示，本实施方式中的样本制备装置包括EB镜筒1、FIB镜筒2和样本室3。EB镜筒1和FIB镜筒2分别利用电子束8和离子束9照射样本室3中容纳的样本7。