CN109239114A - 多功能样品台 - Google Patents

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刘兵海
华佑南
傅超
李晓旻
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/22—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material
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Abstract

本发明公开了一种多功能样品台，包括：样品台本体，其中，所述样品台本体采用非磁性材料或者非导体材料制成，所述样品台本体为半圆柱形且所述半圆柱形样品台本体的切面上开设有至少一个窗口。本发明的多功能样品台可以应用于现有的FIB和TEM***中，同时还可以实现样品的原子位FIB剥层，纳米探针电测试和TEM分析三步失效分析工艺的有效集成。即在整个失效分析的流程中，不需要样品转移，因此，本发明的多功能样品台可以提高整个失效分析流程的成功率和效率，避免和减少样品在失效分析工作中的破损，丢失和污染。

Description

多功能样品台
技术领域
本发明涉及集成电路制造领域，特别涉及一种多功能样品台。
背景技术
随着技术的发展，微样品的观测与操作被广泛的应用于航空航天、汽车工业、半导体、生物医学、MEMS、高分子、太阳能/燃料电池化工、石油、岩石、微电子、微型传感器、半导体材料、自动控制、航空航天、汽车工业及机械工具中。
传统的样品台只能对样品进行简单的平移观测以及操作，虽然通过调整成像装置的角度，可以在视野内实现对样品的旋转观测，但是并不能改变样品的空间位置。另一方面，当需要对样品进行失效分析时，需要将样品从样品台上转移到与工艺相适应的***中去，影响整个失效分析流程的成功率和效率。
发明内容
本发明提供一种多功能样品台，以解决现有技术中存在的上述技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种多功能样品台，包括：样品台本体，其中，所述样品台本体采用非磁性材料或者非导体材料制成，所述样品台本体为半圆柱形且所述半圆柱形样品台本体的切面上开设有至少一个窗口。
作为优选，所述样品台本体的直径为2-5mm，厚度为80-120μm。
作为优选，所述样品台本体上设置有纳米级电路。
作为优选，还包括用于承载所述样品台本体的夹套。
作为优选，所述夹套包括：底座、位于所述底座上的支撑座以及设置在所述支撑座一侧的限位板，其中，所述支撑座上开设有与所述样品台本体的弧面相匹配的弧形槽，所述限位板的位置与所述弧形槽对应且所述限位板与所述支撑座之间通过螺栓连接。
作为优选，所述夹套采用非磁金属材料制成。
作为优选，还包括用于承载所述夹套的双向台。
作为优选，所述双向台包括：基座、开设在所述基座上且形状与夹套相匹配的容纳槽以及分设于所述容纳槽两侧的基座上的调节螺栓，并且，所述容纳槽的其中一个侧壁高度低于所述夹套中样品的高度。
作为优选，所述基座两端还设置有用于与外部固接连接的固定螺栓。
作为优选，所述双向台采用非磁金属材料制成。
与现有技术相比，本发明提供的多功能样品台可以直接放置于TEM***的样品杆中，无需取下样品，便可以实现TEM分析。并且样品无需离开样品台，便可以实现样品的表面和截面的双向定点、精确的FIB剥层和原位纳米探针电性能测试。此外，样品台可以利用离子刻蚀进行纳米级电路布线，从而用于原位加电TEM失效分析。
由上可知，本发明的多功能样品台可以应用于现有的FIB和TEM***中，同时还可以实现样品的原子位FIB剥层，纳米探针电测试和TEM分析三步失效分析工艺的有效集成。即在整个失效分析的流程中，不需要样品转移，因此，本发明的多功能样品台可以提高整个失效分析流程的成功率和效率，避免和减少样品在失效分析工作中的破损，丢失和污染。
附图说明
图1a～1b为本发明中多功能样品台的样品台本体的结构示意图；
图2a～2b为本发明中多功能样品台的夹套的结构示意图；
图3a～3b为本发明中多功能样品台的双向台的结构示意图。
图中所示：100-样品台本体、110-窗口；
200-夹套、210-底座、220-支撑座、230-支撑座、240-螺栓；
300-双向台、310-基座、320-容纳槽、330-调节螺栓、340-固定螺栓。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。需说明的是，本发明附图均采用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。
本发明提供一种多功能样品台，包括：样品台本体100。如图1a和图1b所示，所述样品台本体100采用非磁性材料或者非导体材料制成。具体地，所述样品台本体100为半圆柱形且所述半圆柱形样品台本体100的切面上开设有至少一个窗口110，所述窗口110用于承载样品，并且所述窗口110为U型，通过该U型窗口110可以观察到样品的表面和截面，进而可以实现对样品双向定点并精确的FIB剥层。
进一步的，所述样品台本体100的直径为2-5mm，本实施例优选为3mm，厚度(也即是半圆柱的高度)为80-120μm，优选为100μm，该尺寸的样品台本体100可以直接放置到TEM***的样品杆中，进行TEM样品分析。
作为优选，当需要将样品台应用于离子刻蚀电路布线时，所述样品台本体100采用非导体材料，进而可以在所述样品台本体100上设置纳米级电路。
继续参照图1，所述样品台本体100可以采用单晶硅制造形成，其制备过程为：提供直径为3mm的圆柱体状的单晶硅基体，使用超声切割出所需厚度例如100μm的单晶硅基体，接着，在所述单晶硅基体的表面镀Si3N4层，同时根据需要刻蚀单晶硅基体，得到通孔，该通孔通常由两个窗口110对称连接形成，最后，切割单晶硅基体形成两个完全相同的样品台本体100并对样品台本体100的切面进行抛光。
请重点参照图2a和图2b，所述多功能样品台还包括用于承载所述样品台本体100的夹套200，所述夹套200包括：底座210、位于所述底座210上的支撑座220以及设置在所述支撑座220一侧的限位板230，其中，所述支撑座220上开设有与所述样品台本体100的弧面相匹配的弧形槽(图中未示出)，所述限位板230的位置与所述弧形槽对应且所述限位板230与所述支撑座220之间通过螺栓240连接。具体地，所述样品台本体100设置在所述弧形槽中，一侧与支撑座220的顶部接触，另一部与限位板230接触，通过调节所述螺栓240可以调整限位板230与支撑座220之间的位置，进而对样品台本体100进行固定。
作为优选，所述夹套200采用非磁金属材料制成，不会对样品造成影响。
作为优选，所述多功能样品台还包括用于承载所述夹套200的双向台300。重点参照图3a和图3b，所述双向台300包括：基座310、开设在所述基座310上且形状与夹套200相匹配的容纳槽320以及分设于所述容纳槽320两侧的侧壁上的调节螺栓330，当然该侧壁为所述基座310的一部分。具体地，所述夹套200放置于所述容纳槽320中，并由所述调节螺栓330进行固定。进一步的，所述基座310的两端还设置有用于与外部固接连接的固定螺栓340，通过所述固定螺栓340可以将所述双向台300固定安装在不同的***中，实现对样品的不同操作。作为优选，所述双向台300采用非磁金属材料制成。
进一步的，本实施例中，所述样品台本体100是正向放置在所述夹套200的顶部的，而所述夹套200是侧向即旋转90度之后平铺放置在所述容纳槽320中的，故所述容纳槽320的其中一个侧壁的高度低于所述夹套200中样品的高度，以避免遮挡样品，确保样品的侧面和表面都可以被观察和操作。
继续参照图1a至图3b，下面以精确FIB剥层，表面纳米探针电测试和平面TEM失效分析为例，详细说明本发明的多功能工作台。
针对FIB切割、提样和FIB剥层：
对样品进行失效定位分析，再对样品进行FIB原位切割和提样；
将样品固定粘贴在样品台本体100的窗口110中，并将样品台本体100固定在夹套200中；
在FIB***中，直接利用利用离子束沿样品表面刻蚀，一直刻蚀到缺陷所在的工艺层。
针对表面纳米探针电测试分析：
将样品固定粘贴在样品台本体100的窗口110中，并将样品台本体100固定在夹套200中，再将夹套200固定在双向台300中。
利用双向台300将样品台本体100旋转90度，即让所测的样品的表面朝上。
接着，将双向台300以及其中的样品一起放置到纳米探针设备中进行表面电测试。
针对平面TEM样品制备和平面TEM失效分析：
使用纳米探针电测试确定样品的失效结构或位置后；
将样品固定粘贴在样品台本体100的窗口110中，并将样品台本体100固定在夹套200中，再将夹套200固定在双向台300中。
利用双向台300将样品台本体100旋转90度，即让所测的样品树立，从而使样品的表面朝上。
在FIB***中按照正常的TEM样品制备方法将样品减薄；
将样品台本体100和样品取出并直接放置到TEM样品杆中，开始TEM样品分析。
与现有技术中相比，本发明提供的多功能样品台可以直接放置于TEM***的样品杆中，无需取下样品，便可以实现TEM分析。并且样品无需离开样品台，便可以实现样品的表面和截面的双向定点、精确的FIB剥层和原位纳米探针电性能测试。此外，样品台可以利用离子刻蚀进行纳米级电路布线，从而用于原位加电TEM失效分析。
由上可知，本发明的多功能样品台可以应用于现有的FIB和TEM***中，同时还可以实现样品的原子位FIB剥层，纳米探针电测试和TEM分析三步失效分析工艺的有效集成。即在整个失效分析的流程中，不需要样品转移，因此，本发明的多功能样品台可以提高整个失效分析流程的成功率和效率，避免和减少样品在失效分析工作中的破损，丢失和污染。
显然，本领域的技术人员可以对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，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种多功能样品台，其特征在于，包括：样品台本体，其中，所述样品台本体采用非磁性材料或者非导体材料制成，所述样品台本体为半圆柱形且所述半圆柱形样品台本体的切面上开设有至少一个窗口。
2.如权利要求1所述的多功能样品台，其特征在于，所述样品台本体的直径为2-5mm，厚度为80-120μm。
3.如权利要求1所述的多功能样品台，其特征在于，所述样品台本体上设置有纳米级电路。
4.如权利要求1所述的多功能样品台，其特征在于，还包括用于承载所述样品台本体的夹套。
5.如权利要求4所述的多功能样品台，其特征在于，所述夹套包括：底座、位于所述底座上的支撑座以及设置在所述支撑座一侧的限位板，其中，所述支撑座上开设有与所述样品台本体的弧面相匹配的弧形槽，所述限位板的位置与所述弧形槽对应且所述限位板与所述支撑座之间通过螺栓连接。
6.如权利要求4所述的多功能样品台，其特征在于，所述夹套采用非磁金属材料制成。
7.如权利要求4所述的多功能样品台，其特征在于，还包括用于承载所述夹套的双向台。
8.如权利要求7所述的多功能样品台，其特征在于，所述双向台包括：基座、开设在所述基座上且形状与夹套相匹配的容纳槽以及分设于所述容纳槽两侧的侧壁上的调节螺栓，并且，所述容纳槽的其中一个侧壁高度低于所述夹套中样品的高度。
9.如权利要求8所述的多功能样品台，其特征在于，所述基座的两端还设置有用于与外部固接连接的固定螺栓。
10.如权利要求7所述的多功能样品台，其特征在于，所述双向台采用非磁金属材料制成。
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