FR2849696A1 - Dispositif de fabrication de specimen et procede de fabrication de specimen - Google Patents

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Abstract

La présente invention concerne un micro-échantillon préparé par traitement à l'aide d'un faisceau d'ions (104) qui est extrait par une sonde (128) et, dans cet état, une tension est appliquée à travers la sonde (128) et un support de micro-échantillon (138) par un circuit destiné à délivrer un courant électrique à une sonde (139). Ensuite, un dispositif d'entraînement de sonde (129) est déplacé par un contrôleur de position de sonde (130) pour amener une partie de la sonde (128) à une distance de la pointe de celle-ci d'environ 5 m en direction du côté de base de celle-ci pour s'approcher d'une surface d'extrémité d'une partie d'oreille du support de micro-échantillon (138), de sorte que la sonde (128) et le support de micro-échantillon (138) sont fixés ensemble à un point de liaison par soudage électrique. Alors, en découpant une partie du côté de base, par rapport au point de liaison, de la sonde (128) en utilisant un faisceau d'ions (104), la fixation du micro-échantillon au support de micro-échantillon (138) via la pointe de la sonde (128) est achevée.

Description

La présente invention concerne un procédé et un
dispositif de micro-fabrication, et plus spécifiquement, concerne un procédé pour séparer et extraire, en utilisant un faisceau d'ions, un micro-échantillon à partir 5 d'une plaquette à semi-conducteurs, d'une puce pour dispositif à semi-conducteurs ou analogue, qui présente une micro-surface spécifique, de manière à préparer un échantillon pour effectuer une observation, une analyse et une mesure concernant la microsurface spécifique précédente, 10 et concerne de plus un dispositif pour mettre en oeuvre ce procédé.
Ces dernières années, une réduction de taille d'éléments semi-conducteurs a été rapidement développée, et des analyses structurelles de ces éléments 15 semi-conducteurs ont nécessité une observation de micro- structures qui ne peut plus être obtenue par une résolution d'un microscope électronique à balayage normal, et donc, une observation basée sur un microscope électronique à transmission, à la place du microscope 20 électronique à balayage, est devenue essentielle. Dans cette observation par microscope électronique à transmission, il est nécessaire de traiter un objet d'observation pour avoir une épaisseur de film à travers laquelle un faisceau d'électrons peut être transmis, par exemple, une 25 épaisseur d'environ 100 nm. En tant que procédé pour préparer un tel échantillon pour microscope électronique à transmission, il existe un procédé disponible dans lequel, en utilisant un traitement par faisceau d'ions focalisé, seule une partie, à observer, d'un substrat 30 échantillon est extraite sous forme d'un micro-échantillon en utilisant une sonde. Ce procédé est décrit dans la publication de brevet international n0 WO 99/05 506 (exemple connu 1). Tout d'abord, un marquage est appliqué à une zone d'observation (zone de formation 35 de membrane pour une observation par microscope électro- nique à transmission) sur un substrat échantillon en utilisant un traitement par faisceau d'ions focalisé ou analogue. Alors, deux trous rectangulaires 202, 202' sont formés par irradiation d'un faisceau d'ions focalisé 201 5 sur des prolongements d'une ligne droite reliant deux marques 200, 200' et sur les côtés extérieurs des marques respectives 200, 200' (figure 2(a>). Alors, une tranchée verticale allongée 203 est formée par balayage de faisceau d'ions focalisé de sorte que la tranchée verticale 10 203 s'étend parallèlement à la ligne droite reliant les marques 200, 200' et présente une extrémité atteignant le trou rectangulaire 202 et une autre extrémité n'atteignant pas à peu de chose près le trou rectangulaire 202'.
Une zone résiduelle 204 laissée entre le trou rectangu15 laire 202' et la tranchée verticale 203 va servir en tant que partie de support pour retenir temporairement un micro-échantillon incluant la zone d'observation précédente lors de la séparation ultérieure du micro- échantillon et du substrat échantillon (figure 20 2(b)). Après inclinaison de la surface du substrat échantillon qui a été maintenu horizontal dans les étapes précédentes, une tranchée inclinée 205 est formée par irradiation de faisceau d'ions focalisé parallèlement à la ligne droite reliant les marques 200, 200' et sur le côté 25 opposé de la ligne droite par rapport à la tranchée verticale 203 formée précédemment. Ici, puisque la ligne droite reliant les marques 200, 200' est établie parallèlement à un axe incliné d'une platine de spécimen (non-représenté), la surface du substrat échantillon est 30 inclinée de sorte que le côté de la tranchée inclinée 205 est élevé par rapport au côté de la tranchée verticale 203. La tranchée inclinée 205 est formée de manière à relier les deux trous rectangulaires 202, 202'. La tranchée inclinée 205 sur sa partie inférieure s'assemble à la 35 partie inférieure de la tranchée verticale 203 formée précédemment. En résultat, une partie d'un micro- échantillon 206 ayant une forme de coin incluant les marques 200, 200' est séparée du substrat échantillon, en laissant uniquement la zone résiduelle 204, de 5 manière à être mis en porte-à-faux par la zone résiduelle 204 (figure 2(c)). Alors, après rétablissement de la surface du substrat échantillon dans un état horizontal, une partie de pointe d'une sonde 207 d'un dispositif de transfert d'échantillon est amenée en contact avec une 10 partie d'extrémité de la partie du micro-échantillon 206 à l'opposé de la zone résiduelle 204. Alors, pour connecter de manière fixe la partie d'extrémité de la sonde 207 à la partie du micro- échantillon 206, un faisceau d'ions focalisé 201 est irradié (balayé) sur une zone incluant 15 la partie de pointe de la sonde 207 tout en alimentant un gaz de dépôt, de manière à former un film de dépôt 208 sur la zone irradiée par faisceau d'ions focalisé. La partie de pointe de la sonde 207 et la partie de micro-échantillon 206 sont connectées de manière fixe 20 l'une à l'autre via le film de dépôt 208 (figure 2(d)).
Pour extraire la partie du micro-échantillon 206 depuis le substrat échantillon, la zone résiduelle 204 retenant temporairement la partie du micro-échantillon 206 est irradiée à l'aide d'un faisceau d'ions focalisé 201 de ma25 nière à être éliminée par pulvérisation, de sorte que la partie du micro-échantillon 206 est libérée de l'état retenu (figure 2 (e) ). En résultat, un micro-échantillon 209 est complètement séparé et extrait du substrat échantillon (figure 2(f)>. Alors, le microéchantillon 209 séparé 30 et extrait du substrat échantillon est déplacé jusqu'à une position au-dessus d'un support de micro-échantillon 210 tout en étant connecté de manière fixe à la partie de pointe de la sonde 207. Lorsque le support de micro-échantillon 210 entre dans une plage de balayage du 35 faisceau d'ions focalisé 201 par déplacement de la platine de spécimen, le déplacement de la platine de spécimen est stoppé à cette position, alors on appuie vers le bas la sonde 207 pour amener le micro-échantillon 209 à s'approcher d'une surface supérieure du support de 5 micro-échantillon 210 (figure 2(g)). Lorsque le micro-échantillon 209 vient au contact de la surface supérieure du support de micro- échantillon 210, un faisceau d'ions focalisé 201 est irradié sur une partie de contact de celui-ci tout en introduisant un gaz de dépôt, de ma10 nière à former un film de dépôt 211, de sorte que le micro- échantillon 209 est relié de manière fixe sur le support de micro- échantillon 210 via le film de dépôt 211. Le film de dépôt formé 211 est collé sur sa première partie au support de micro-échantillon 210 et sur son au15 tre partie à une surface latérale du micro-échantillon 209, afin de relier de manière fixe ceux-ci (figure 2(h)). Alors, après arrêt de l'alimentation en gaz de dépôt précédent, la sonde 207 est séparée du micro-échantillon 209 en irradiant un faisceau d'ions fo20 calisé sur le film de dépôt 208 reliant de manière fixe la sonde 207 et le micro-échantillon 209 l'un à l'autre de manière à éliminer le film de dépôt 208 par pulvérisation, ou par découpe de la sonde. En résultat, le micro-échantillon 209 est retenu de manière fixe sur le 25 support de micro-échantillon 210 et devient complètement indépendant de la sonde 207 (figure 2(i)). En fin de compte, le microéchantillon est fini par irradiation de faisceau d'ions focalisé de sorte qu'une zone voulue d'observation du micro-échantillon devient une membrane 30 212 ayant une épaisseur d'environ 100 nm ou moins, et une série des étapes de préparation d'échantillon pour microscope électronique à transmission est achevée (figure 2(j)). De manière classique, un échantillon pour microscope électronique à transmission a été préparé par des 35 étapes analogues aux étapes précédentes.
Dans l'exemple connu 1 précédent, il est possible de préparer un échantillon pour microscope électronique à transmission sur une période d'environ une à deux heures. Cependant, lors de la production de dispositifs à 5 semi-conducteurs, étant donné que l'amélioration de rendement entraîne directement une amélioration de profit, une analyse de défaillance sur un temps de maintenance plus court est souhaitable. Par conséquent, on souhaite raccourcir davantage le temps nécessaire pour préparer 10 l'échantillon pour microscope électronique à transmission. Parmi les étapes de préparation d'échantillon précédentes, l'étape de fixation du micro-échantillon sur le support de micro-échantillon en utilisant le dépôt assisté par faisceau d'ions focalisé nécessite environ 15 mi15 nutes pour la formation du film de dépôt. D'autre part, bien que n'étant pas associé à la préparation de l'échantillon pour microscope électronique à transmission, le document JP-A-9-85 437 (exemple connu 2) décrit un procédé consistant à utiliser une décharge d'arc en tant que 20 procédé qui peut fixer instantanément un échantillon sur un substrat sans utiliser de dépôt. Ce procédé va être expliqué en utilisant les figures 3A à 3E. Une micro-sonde 301 est déplacée vers une position au-dessus d'une particule métallique 302 qui est un objet. A cet 25 instant, une tension appliquée à travers la microsonde 301 et un substrat conducteur 304 par une source d'alimentation en énergie pour un courant continu haute tension 303 est de 0 V (figure 3A). Alors, la microsonde 301 est amenée en contact avec la particule métallique 302, 30 et une tension d'environ plusieurs dizaines de volts est appliquée. Cette tension appliquée génère une force électrique statique de sorte que la particule métallique 302 est adsorbée sur la pointe de la microsonde 301 (figure 3B). Alors, la microsonde 301 soulève la particule métal35 lique 302 et se déplace jusqu'à une position au-dessus d'une position prédéterminée du substrat conducteur 304 (figure 3C). Alors, la particule métallique 302 est mise en contact avec la position prédéterminée du substrat conducteur 304 (figure 3D) et, en appliquant une haute 5 tension d'environ 10 kV dans cet état, la particule métallique 302 est assemblée au substrat conducteur 304 en utilisant une décharge d'arc de contact 305 générée entre le substrat conducteur 304 et la particule métallique 302 (figure 3E). Dans ce procédé, puisque la décharge d'arc 10 est utilisée, la particule métallique 302 peut être instantanément assemblée au substrat conducteur 304. Cependant, si ce procédé est appliqué à une préparation d'échantillon d'observation par microscope électronique à transmission, en prenant en compte qu'une haute tension 15 aussi grande que 10 kV est appliquée au micro-échantillon qui est un objet d'observation, que le micro-échantillon lui-même est fondu du fait d'un soudage à l'arc, et qu'un courant circule à travers le micro- échantillon, la possibilité ne peut pas être exclue que l'objet d'observation 20 à soumettre à une analyse de défaillance change en termes de qualité lors de l'assemblage. Par conséquent, un procédé de fixation qui ne provoque pas un changement de qualité de l'objet d'observation est souhaitable.
De plus, dans le cas de la fixation du 25 micro-échantillon lui-même sur le support d'échantillon comme dans l'exemple connu 1 ou 2 précédent, il est nécessaire de garantir une hauteur du micro-échantillon pour les raisons suivantes. Tout d'abord, dans le cas de l'échantillon pour microscope électronique à transmission 30 de l'exemple connu 1, l'échantillon pour microscope électronique à transmission et son voisinage lors d'une observation par microscope électronique à transmission sont comme représenté sur la figure 4. De manière spécifique, le micro-échantillon 209 est fixé sur une surface d'ex35 trémité du support de micro-échantillon 210, et une structure interne du micro- échantillon 209 est observée en irradiant un faisceau d'électrons sur le micro-échantillon 209 et en le transmettant à travers celui-ci comme représenté par une flèche 401. La figure 5A 5 est une vue en coupe de celui-ci à une position o le faisceau d'électrons 401 passe, observé dans une direction d'une flèche 402. Ici, la membrane 212 est une zone à observer. Bien que la surface du support de micro-échantillon 210 destinée à fixer dessus le 10 micro-échantillon 209 doit être aussi plate que possible, il existe toujours une certaine rugosité. En résultat, comme représenté sur la figure 5B, si la hauteur du micro-échantillon est basse, il apparaît un cas o le faisceau d'électrons 401 transmis à travers une zone 15 d'observation 501 est bloqué par le support de micro- échantillon en empêchant l'observation.
D'autre part, lors de l'observation par microscope électronique à transmission, on effectue en général un changement de contraste d'une image en fonction d'une 20 structure ou on facilite l'observation d'une image de réseau en faisant correspondre une orientation cristalline d'un échantillon avec une direction d'incidence de faisceau d'électrons ou en déviant celle-ci de manière intentionnelle. Ainsi, il existe un cas o le support de 25 micro-échantillon 210 est incliné par rapport à la direction d'incidence du faisceau d'électrons (direction de la flèche 401) comme représenté sur la figure 5C. Dans ce cas, si la hauteur d'un microéchantillon 502 est faible, il survient un cas o le faisceau d'électrons 401 trans30 mis à travers la zone d'observation 501 est bloqué par le support de micro-échantillon en empêchant l'observation.
Cet angle incliné est, en général, établi à environ 15 ou moins. En tenant compte de l'équipement de manipulation en termes de résistance et analogue, il est souhai35 table que le support de micro-échantillon 210 ait une épaisseur d'environ 30 gm. Dans ce cas, lorsque, par exemple, le micro- échantillon 502 est placé au centre dans une direction d'épaisseur du support de micro-échantillon 210 comme représenté sur la figure BC, 5 une zone dans laquelle le faisceau d'électrons n'est pas bloqué par le support de micro-échantillon 210 même si le support de micro-échantillon 210 est incliné de 150, est une zone supérieure à environ 4 gm. Par conséquent, la hauteur d'au moins 4,m ou plus est nécessaire sous la 10 zone d'observation 501.
D'autre part, il existe des cas o un procédé d'analyse spectroscopique à rayons X dispersifs en énergie est utilisé pour effectuer une analyse élémentaire d'un échantillon en utilisant un microscope électronique 15 à transmission. C'est un procédé dans lequel, comme représenté sur la figure 5D, lorsque le faisceau d'électrons est transmis à travers la zone d'observation 501 le long du trajet de la flèche 401, des rayons X 503 sont générés correspondant à une espèce atomique du fait d'une 20 interaction avec des atomes à l'intérieur de l'échantillon, et un élément de l'échantillon est identifié en détectant ces rayons X en utilisant un détecteur de rayons X 504. Dans ce cas, si la hauteur du microéchantillon 502 est faible, de sorte que le support de 25 microéchantillon 210 existe juste à proximité de la zone d'observation 501 comme représenté sur la figure 5D, il survient un problème en ce sens que des électrons diffusés 505 diffusés par l'échantillon d'observation sont également irradiés sur le support de micro-échantillon 30 210 afin de générer des rayons X 506 depuis le support de micro-échantillon 210, de sorte qu'une substance constituante du support de micro-échantillon 210 est détectée sous forme d'un spectre par le détecteur de rayons X 504, en provoquant ainsi un bruit de fond.
En prenant en compte les cas précédents de l'observation inclinée et des rayons X dispersifs en énergie, on souhaite que la zone d'observation 501 du micro-échantillon 209 soit espacée le plus possible du sup5 port de micro-échantillon 210. Comme taille pratique, la hauteur du microéchantillon 209 est de préférence d'environ 10 úm à 15 úm. Lorsqu'on prépare le micro-échantillon 209 de cette taille, on estime que le volume traité par le faisceau d'ions focalisé, incluant les 10 trous rectangulaires 202, 202', la tranchée verticale 203 et la tranchée inclinée 205 traités sur les figures 2(b) et 2(c), est d'environ 5000 gm. Ceci nécessite un temps de traitement d'environ 30 minutes lorsqu'un faisceau d'ions focalisé de 30 keV et 10 nA est utilisé pour un 15 traitement, et lorsqu'un spécimen est un dispositif de Si. Naturellement, si un faisceau plus net, par exemple, un faisceau d'ions focalisé ayant un courant de faisceau réduit de 5 nA, est utilisé, le temps de traitement va être le double, c'est-à-dire environ 1 heure. Pour rac20 courcir le temps de préparation d'échantillon, le volume de traitement doit être réduit. Cependant, aussi longtemps que le côté inférieur du micro-échantillon 209 est fixé sur le support de micro-échantillon 210, la réduction de hauteur du micro-échantillon induit les problèmes 25 précédents. Ainsi, il a été difficile de raccourcir le temps de préparation d'échantillon.
Par conséquent, c'est un but de la présente invention de fournir un procédé de micro-fabrication amélioré qui peut résoudre les divers problèmes inhérents 30 aux procédés classiques précédents, et fournir de plus un dispositif de micro-fabrication adapté pour être utilisé afin de mettre en oeuvre ce procédé.
De manière spécifique, le premier but de la présente invention consiste à fournir un dispositif de 35 micro-fabrication ayant une possibilité réduite de chan- gement de la qualité d'un micro-échantillon et capable de fixer le micro- échantillon à un support d'échantillon sur une courte période de temps.
Le deuxième but de la présente invention 5 consiste à fournir un dispositif de micro-fabrication qui ne provoque aucun problème concernant l'observation par microscope électronique à transmission ou analyse par rayons X dispersifs en énergie même si le volume de traitement d'un microéchantillon est faible.
Le troisième but de la présente invention consiste à fournir un procédé de micro-fabrication ayant une possibilité réduite de changement de la qualité d'un micro-échantillon et capable de fixer le micro-échantillon à un support d'échantillon sur une 15 courte période de temps.
Le quatrième but de la présente invention consiste à fournir un procédé de micro-fabrication qui n'entraîne aucun problème concernant l'observation par microscope électronique à balayage ou analyse par rayons 20 X dispersifs en énergie même si le volume de traitement d'un micro-échantillon est faible.
Pour atteindre les premier et deuxième buts précédents, selon la présente invention, (1) on a fourni un dispositif de 25 micro-fabrication comportant une platine de spécimen mobile pour placer dessus un substrat échantillon; un système optique d'irradiation de faisceau énergétique pour irradier un faisceau de traitement sur le substrat échantillon à proximité d'une zone voulue de celui-ci pour 30 former/traiter un micro-échantillon incluant la zone voulue du substrat échantillon; une sonde pour venir au contact du substrat échantillon à proximité de la zone voulue; des moyens de connexion sonde-substrat pour connecter la sonde et une partie du substrat échantillon 35 à proximité de la zone voulue; un dispositif de retenue de support de micro-échantillon pour retenir de manière mobile un support de micro-échantillon supportant le micro-échantillon; un circuit pour délivrer un courant électrique à une sonde afin d'appliquer une tension à 5 travers la sonde et le support de micro-échantillon pour effectuer un soudage électrique entre la sonde et le support de micro-échantillon; un dispositif d'entraînement de sonde pour entraîner la sonde; et un contrôleur de position de sonde pour commander le dispositif d'entraî10 nement de sonde afin d'amener la sonde à s'approcher du support de micro- échantillon, et à l'aide de cette structure, il est possible d'atténuer un changement de qualité du micro-échantillon, et de réaliser la fixation du micro-échantillon sur une courte période de temps, (2) on a fourni un dispositif de micro-fabrication comportant une platine de spécimen mobile pour placer dessus un substrat échantillon; un système optique d'irradiation de faisceau énergétique pour irradier un faisceau de traitement sur le substrat échan20 tillon à proximité d'une zone voulue de celui-ci pour former/traiter un micro-échantillon incluant la zone voulue du substrat échantillon; une sonde pour venir au contact du substrat échantillon à proximité de la zone voulue; des moyens de connexion sonde-substrat pour 25 connecter la sonde et une partie du substrat échantillon à proximité de la zone voulue; un dispositif de retenue de support de micro-échantillon pour retenir de manière mobile un support de micro- échantillon supportant le micro-échantillon; un circuit pour délivrer un courant 30 électrique à une sonde afin d'appliquer une tension à travers la sonde et le support de micro-échantillon pour effectuer un soudage électrique entre la sonde et le support de micro-échantillon; un dispositif d'entraînement de sonde pour entraîner la sonde; et un contrôleur de 35 position de sonde pour entraîner le dispositif d'entraînement de sonde à amener la sonde à s'approcher du support de microéchantillon après que la tension soit appliquée à travers la sonde et le support de micro-échantillon par le circuit destiné à délivrer un 5 courant électrique à une sonde, et à l'aide de cette structure, il est possible d'atténuer la tension d'application nécessaire pour le soudage à une faible valeur, et de réduire davantage la possibilité de changement de qualité du micro-échantillon, (3) aux points (1) et (2), le système optique d'irradiation de faisceau énergétique est un système optique d'irradiation de faisceau d'ions destiné à irradier un faisceau d'ions, et à l'aide de cette structure, il devient possible de préparer le minuscule mi15 cro-échantillon, (4) aux points (1) à (3), la tension appliquée à travers la sonde et le support de micro-échantillon par le circuit destiné à délivrer un courant électrique à une sonde est de 200 V ou moins, et à l'aide de cette struc20 ture, il est possible de réduire davantage la possibilité de changement de qualité du micro-échantillon, et (5) aux points (1) à (4), les moyens de connexion sonde-substrat comportent un circuit d'application de tension pour effectuer un soudage électrique en 25 appliquant une tension à travers la sonde et le substrat échantillon, et à l'aide de cette structure, il est possible d'obtenir une réduction supplémentaire de temps et de réaliser la préparation d'échantillon propre en ayant moins de pollution.
Pour atteindre les troisième et quatrième buts ci-dessus, selon la présente invention, (6) on a fourni un procédé de micro-fabrication comportant une étape de connexion de sonde consistant à connecter de manière fixe une partie de pointe d'une 35 sonde à une partie d'un substrat échantillon à proximité d'une zone de celui-ci à observer; une étape de séparation de micro-échantillon consistant à séparer un microéchantillon incluant la zone à observer, depuis le substrat échantillon alors que le micro-échantillon est 5 connecté de manière fixe à la partie de pointe de la sonde; et une étape de fixation de micro-échantillon consistant à fixer ensemble le micro-échantillon et le support de microéchantillon en ayant un espace constant défini entre une surface inférieure du micro-échantillon 10 et le support de micro-échantillon, et à l'aide de cet agencement, il devient possible de réduire la taille d'échantillon et de préparer le micro-échantillon sur une courte période de temps, (7) on a fourni un procédé de micro-fabrication 15 comportant une étape de connexion de sonde consistant à connecter de manière fixe une partie de pointe d'une sonde à une partie d'un substrat échantillon à proximité d'une zone de celui-ci à observer; une étape de séparation de micro-échantillon consistant à séparer un 20 micro-échantillon incluant la zone à observer, depuis le substrat échantillon alors que le micro-échantillon est connecté de manière fixe à la partie de pointe de la sonde; une étape d'assemblage de sonde-micro- échantillon consistant à assembler ensemble la sonde et le support de 25 micro-échantillon; et une étape de découpe de sonde pour découper la sonde depuis le micro-échantillon connecté de manière fixe au support de micro-échantillon, et à l'aide de cet agencement, il devient possible de réduire la taille d'échantillon, de préparer le micro-échantillon 30 sur une courte période de temps, et de plus, de fixer de manière sre le micro-échantillon au support de micro-échantillon en utilisant la sonde, (8) on a fourni un procédé de micro-fabrication comportant une étape de connexion de sonde consistant à 35 connecter de manière fixe une partie de pointe d'une sonde à une partie d'un substrat échantillon à proximité d'une zone de celui-ci à observer; une étape de séparation de micro-échantillon consistant à séparer un micro-échantillon incluant la zone à observer, depuis le 5 substrat échantillon alors que le micro-échantillon est connecté de manière fixe à la partie de pointe de la sonde; une étape d'application de tension pour appliquer une tension à travers la sonde et un support de micro-échantillon; une étape d'approche de sonde consis10 tant à amener la sonde et le support de micro-échantillon à s'approcher l'un de l'autre; une étape de soudage de sonde-support de micro-échantillon consistant à effectuer un soudage électrique entre la sonde et le support de micro-échantillon; et une étape de découpe de sonde 1S consistant à découper la sonde depuis le micro-échantillon connecté de manière fixe au support de microéchantillon, et à l'aide de cet agencement, il devient possible d'atténuer le changement de qualité du micro-échantillon et d'effectuer la fixation du 20 micro-échantillon sur une courte période de temps, (9) au point (8), l'approche entre la sonde et le support de micro-échantillon est effectuée après une étape consistant à appliquer une tension, et à l'aide de cet agencement, il devient possible d'atténuer la tension 25 d'application nécessaire pour le soudage à une faible valeur, et de réduire davantage la possibilité de changement de qualité du micro-échantillon, (10) on a fourni un procédé de micro-fabrication comportant une étape de connexion de 30 sonde consistant à connecter de manière fixe une partie de pointe d'une sonde à une partie d'un substrat échantillon à proximité d'une zone de celui-ci à observer; une étape de séparation de micro- échantillon consistant à séparer un micro-échantillon incluant la zone à observer, 35 depuis le substrat échantillon alors que le micro- échantillon est connecté de manière fixe à la partie de pointe de la sonde; une étape d'application de tension consistant à appliquer une tension à travers la sonde et un support de micro-échantillon; une étape 5 d'approche de micro-échantillon consistant à amener le micro- échantillon et le support de micro-échantillon à s'approcher l'un de l'autre après l'étape d'application de tension; une étape de soudage de micro-échantillon-support de micro-échantillon consistant 10 à effectuer un soudage électrique entre le micro-échantillon et le support de microéchantillon; et une étape de découpe de sonde pour découper la sonde depuis le micro-échantillon connecté de manière fixe au support de microéchantillon, et à l'aide de cet agence15 ment, il devient possible de fixer le micro-échantillon au support de micro-échantillon sur une courte période de temps, (11) aux points (6) à (10), un traitement par faisceau d'ions est utilisé dans l'étape de séparation de 20 micro- échantillon, età l'aide de cet agencement, il devient possible de préparer le minuscule micro-échantillon, (12) aux points (6) à (11), le micro-échantillon est un échantillon destiné à un micros25 cope électronique à transmission, et à l'aide de cet agencement, il devient possible de préparer un échantillon qui doit avoir une membrane d'observation de l'ordre de 0,1 ym, dans une très courte période de temps par comparaison à la technique classique, et (13) aux points (6) à (12), une hauteur du micro-échantillon est de 5 gm ou moins, et à l'aide de cet agencement, étant donné que le volume de traitement du voisinage nécessaire pour extraire le micro-échantillon peut être réduit par comparaison à la technique classique, il devient possible de préparer l'échantillon sur une courte période de temps.
D'autres buts, caractéristiques et avantages de la présente invention vont apparaître à la lecture de la 5 description qui va suivre des modes de réalisation de la présente invention, faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est un schéma structurel global représentant un mode préféré de réalisation d'un disposi10 tif de microfabrication selon la présente invention, - les figures 2(a) à 2(j) sont des schémas représentant un procédé de préparation d'échantillon classique (exemple connu 1), - les figures 3A à 3E sont des schémas repré15 sentant un procédé de soudage de particule métallique classique (exemple connu 2), - la figure 4 est un schéma représentant une relation positionnelle entre un micro-échantillon et un trajet de faisceau d'électrons lors d'une observation par 20 microscope électronique à transmission, - les figures 5A à 5D sont des schémas représentant des influences sur l'observation et l'analyse dues à une réduction de taille d'un micro-échantillon, - la figure 6 est un schéma représentant la 25 partie structurelle principale pour un soudage entre une sonde et un support de micro-échantillon, - les figures 7A et 7B sont des schémas représentant l'entraînement de la sonde pour un soudage, - la figure 8 est un schéma représentant un 30 trajet de courant lors d'un soudage, - les figures 9(a) à 9(j) sont des ordinogrammes représentant un mode préféré de réalisation d'un procédé de micro-fabrication selon la présente invention, - les figures lOA et lOB sont des schémas re35 présentant des états d'observation d'un micro-échantillon selon le mode préféré de réalisation de la présente invention, - les figures lA et 11B sont des schémas représentant un procédé de traitement pour un 5 micro-échantillon peu creux (uniquement une membrane de formation), - les figures 12A à 12D sont des schémas représentant un procédé de traitement pour un micro-échantillon peu creux (membrane de traitement ulté10 rieure), - les figures 13A et 13B sont des schémas représentant respectivement des procédés de fixation d'une pluralité de micro-échantillons sur un support de micro-échantillon, - la figure 14 est un schéma représentant un procédé de fixation d'une pluralité de micro-échantillons sur un support de micro-échantillon selon un mode préféré de réalisation de la présente invention, - les figures 15A à l5D sont des schémas repré20 sentant le déroulement de soudage d'un micro-échantillon sur un support de micro-échantillon, - les figures 16A et 16B sont des schémas représentant une technique de soudage d'une sonde et d'un support de micro-échantillon après que les deux aient été 25 mis en contact l'un avec l'autre, et - la figure 17 est un schéma représentant une structure pour souder une sonde et une partie d'un micro-échantillon. Maintenant, des modes préférés de réalisation 30 de la présente invention vont être décrits ci-dessous.
On va maintenant décrire le mode de réalisation 1. Dans ce mode de réalisation, un exemple d'un dispositif de micro-fabrication selon la présente inven35 tion va être décrit.
Une structure du dispositif de micro-fabrication est représentée sur la figure 1. Le dispositif de micro-fabrication comporte une platine de spécimen mobile 102 pour placer dessus un substrat échan5 tillon tel qu'une plaquette à semi-conducteurs 101, un contrôleur de position de platine de spécimen 103 qui commande une position de la platine de spécimen 102 pour spécifier une position d'observation/traitement de la plaquette 101, un système optique d'irradiation de fais10 ceau d'ions 105 pour irradier un faisceau d'ions 104 sur la plaquette 101 afin de traiter celle-ci, un système optique d'irradiation de faisceau d'électrons 107 pour irradier un faisceau d'électrons 106 qui est utilisé pour observer le voisinage de la plaquette 101, et un détec15 teur d'électrons secondaires 108 pour détecter des électrons secondaires provenant de la plaquette 101. Une structure du système optique d'irradiation de faisceau d'ions 105 est la suivante. Une source d'ions 115 destinée à générer des ions est alimentée à l'aide d'une ten20 sion d'accélération par rapport au potentiel de masse par une source d'alimentation en énergie pour une tension d'accélération 116. Lorsqu'une émission d'ions de la source d'ions 115 est instable, un chauffage par effet Joule est effectué par une source d'alimentation en éner25 gie pour un chauffage par effet Joule 117 afin d'améliorer l'état de la source d'ions 115. Un extracteur 118 destiné à former un champ électrique d'extraction d'ions est alimenté à l'aide d'une tension d'extraction par rapport à la source d'ions 115 par une source d'alimentation 30 d'énergie d'extracteur 119. Un faisceau d'ions ainsi extrait est limité en termes d'étalement de faisceau par une ouverture 120. L'ouverture 120 est équipotentielle avec l'extracteur 118. Le faisceau d'ions ayant passé à travers l'ouverture 120 est condensé par une lentille 35 condensatrice 122 à laquelle on a appliqué une tension de condensation par une source d'alimentation en énergie de lentille condensatrice 121. le faisceau d'ions condensé est balayé et dévié par un déflecteur 124 auquel est appliqué une tension de déflecteur par une source d'alimen5 tation en énergie de déflecteur 123. Le faisceau d'ions dévié est condensé sur la surface de la plaquette 101 par un objectif 126 auquel est appliqué une tension d'objectif par une source d'alimentation en énergie d'objectif 125. La source d'alimentation en énergie précédente pour 10 la tension d'accélération 116, la source d'alimentation en énergie d'extracteur 119, la source d'alimentation en énergie de lentille condensatrice 121, la source d'alimentation en énergie de déflecteur 123, et la source d'alimentation en énergie d'objectif 125 sont commandées 15 par un contrôleur pour un système optique d'irradiation de faisceau d'ions 127. Une sonde 128 destinée à extraire un micro-échantillon dans la plaquette 101 qui a été traitée par le faisceau d'ions 104 est entraînée par un dispositif d'entraînement de sonde 129 commandé par un 20 contrôleur de position de sonde 130. Un contrôleur de gaz de dépôt 132 commande une position, une température de chauffage, une ouverture et une fermeture de vanne, etc. d'une source d'alimentation en gaz de dépôt 131 qui alimente un gaz de dépôt destiné à former un film de dépôt 25 assisté par faisceau d'ions à utiliser pour fixer la sonde 128 et le microéchantillon, et analogue. Un dispositif de retenue de support de microéchantillon 136 destiné à retenir un support de micro-échantillon 138 qui fixe le micro-échantillon extrait est agencé sur la pla30 tine de spécimen 102. Un circuit destiné à délivrer un courant électrique à une sonde 139 applique une tension à travers la sonde 128 et le support de micro-échantillon 138. Dans ce mode de réalisation, puisque le support de micro-échantillon 138 est fixé par le dispositif de rete35 nue de support de micro-échantillon conducteur 136, et de plus, ce dispositif de retenue de support de micro-échantillon 136 est positionné sur la platine d'échantillon conductrice 102, un câblage du circuit destiné à délivrer un courant électrique à une sonde 139 est 5 connecté à la platine de spécimen 102. Dans le cas du circuit destiné à délivrer un courant électrique à une sonde 139 utilisé dans ce mode de réalisation, il est possible d'appliquer une tension jusqu'à environ 200 V, et une résistance interne de 20 MQ est fournie pour pré10 venir une surintensité. Une condition d'irradiation de faisceau d'électrons, une position, etc. du système optique d'irradiation de faisceau d'électrons 107 sont commandées par un contrôleur destiné au système optique d'irradiation de faisceau d'électrons 133. Le contrôleur 15 pour le système optique d'irradiation de faisceau d'ions 127, le contrôleur de position de platine de spécimen 103, le contrôleur de position de sonde 130, un moniteur 134 pour afficher des informations de détection du détecteur d'électrons secondaires 108, le circuit destiné à 20 délivrer un courant électrique à une sonde 139, etc. sont commandés par une unité centrale de traitement 135. La platine de spécimen 102, le dispositif de retenue de support de micro-échantillon 136, le système optique d'irradiation de faisceau d'ions 105, le système optique d'ir25 radiation de faisceau d'électrons 107, le détecteur d'électrons secondaires 108, la sonde 128, etc., sont agencés dans une chambre à vide 137.
Ici, la fixation du micro-échantillon sur le support de micro-échantillon 138 va être décrite. La fi30 gure 6 représente uniquement une structure qui est particulièrement importante pour cette fixation et est extraite de la figure 1. Dans l'état représenté sur la figure 6, un micro- échantillon 601 a déjà été fixé à la sonde 128 au niveau de la pointe du dispositif d'entrai35 nement de sonde 129. Dans ce mode de réalisation, le mécanisme d'entraînement de sonde est établi à une taille d'environ 20 à 30 cm, et le support de micro-échantillon 138 est établi à une taille d'environ 3 mm. Ici, pour faciliter la compréhension, le microéchantillon 601 et son 5 voisinage sont représentés d'une manière agrandie, et deux éléments ayant la référence numérique 128 représentent la même sonde 128. De plus, la platine de spécimen 102 est représentée en exemple. Le circuit destiné à délivrer un courant électrique à une sonde 139 est un cir10 cuit qui peut appliquer une tension à travers la sonde 128 et le support de micro-échantillon 138. Comme décrit ci-dessus, dans ce mode de réalisation, une électrode est fixée à la platine de spécimen 102. Cette électrode peut être, bien sr, directement fixée au dispositif de rete15 nue de support de micro-échantillon 136 ou au support de micro-échantillon 138. Le circuit destiné à délivrer un courant électrique à une sonde 139 et le contrôleur de position de sonde 130 sont commandés sur la base des instructions provenant de l'unité centrale de traitement 20 135. De manière spécifique, l'unité centrale de traitement 135 commande l'ordre, le cadencement, etc. concernant l'application de tension du circuit destiné à délivrer un courant électrique à une sonde 139, et l'approche, la mise en contact, etc. de la sonde 128 par rapport 25 au support de micro-échantillon 138 qui sont commandés par le contrôleur de position de sonde 130.
En référence maintenant aux figures 7A et 7B, une description va être faite concernant une commande de déplacement de la sonde 128 par le contrôleur de position 30 de sonde 130 lors de la fixation du microéchantillon 601 sur le support de micro-échantillon 138. Dans les exemples classiques précédents, le micro-échantillon 601 est amené en contact direct avec le support de micro-échantillon, et les deux sont fixés ensemble par le 35 dépôt assisté par faisceau d'ions focalisé (exemple connu 1) ou le soudage à l'arc provoqué par l'application de tension d'environ 10 kV (exemple connu 2). D'autre part, dans le cas du dispositif de micro- fabrication de ce mode de réalisation, le déplacement de la sonde 128 est com5 mandé dans la direction de la flèche 701 de sorte que la sonde 128 est amenée en contact avec le support de micro-échantillon 138 alors que le micro-échantillon 601 lui-même est supporté par la sonde 128 sans venir au contact de quelconques parties (figure 7A). Dans ce cas, 10 une tension par exemple d'environ 150 V est appliquée à l'avance à travers la sonde 128 et le support de micro-échantillon 138 par le circuit destiné à délivrer un courant électrique à une sonde 139 et, dans cet état, la sonde 128 est amenée en contact avec le support de 15 micro-échantillon 138, de sorte que les deux sont soudés ensemble à un point de contact 702 (figure 7B). Ce soudage est bien sr réalisé instantanément de sorte qu'une réduction de temps d'environ 15 minutes est obtenue par comparaison au dépôt assisté par faisceau d'ions focalisé 20 classiquement utilisé lors d'une fixation, qui nécessite un temps de formation de film de fixation d'environ 15 minutes. Ici, un trajet de courant dans le dispositif de micro-fabrication de ce mode de réalisation va être dé25 crit en utilisant la figure 8. Un trajet 801 représente le trajet de courant. Comme noté, pour être exact, le courant circule dans le câblage, mais pour faciliter la compréhension, le trajet 801 est dessiné en étant légèrement décalé. De manière spécifique, le courant circule 30 depuis le circuit destiné à délivrer un courant électrique à une sonde 139 à travers la platine de spécimen connectée 102, le dispositif de retenue de support de micro-échantillon 136 et le support de micro-échantillon 138, et de plus à travers le point de contact 702 et la 35 sonde 128, et revient alors vers le circuit destiné à dé- livrer un courant électrique à une sonde 139. Dans ce cas, le courant ne circule pas à travers le micro-échantillon 601. Par conséquent, il n'y a pratiquement aucune possibilité que le micro-échantillon soit 5 changé en termes de qualité du fait du soudage, de sorte qu'un échantillon d'observation par microscope électronique à transmission très fiable peut être préparé. Naturellement, lorsque le circuit destiné à délivrer un courant électrique à une sonde 139 est directement connecté 10 au dispositif de retenue de support de micro-échantillon 136 ou au support de micro-échantillon 138, le trajet de courant diffère du trajet 801 représenté sur la figure 8, mais est le même en ce sens que le courant ne circule pas à travers le micro-échantillon 601.
De plus, dans le dispositif de ce mode de réalisation, puisque le faisceau d'ions focalisé est utilisé pour le traitement d'échantillon, le traitement même sur une base de taille de l'ordre des sous-microns est rendu possible, en permettant ainsi une préparation 20 d'échantillon précise. D'autre part, lorsqu'on prépare un échantillon d'une taille d'un micron à plusieurs dizaines de microns, il est possible d'utiliser un faisceau laser.
Dans ce cas, il est également possible de mettre en oeuvre la préparation d'échantillon présente dans l'atmos25 phère. Dans ce cas, le soudage électrique par le circuit destiné à délivrer un courant électrique à une sonde 139 peut également être effectué dans l'atmosphère.
En utilisant le présent dispositif de micro-fabrication, la préparation d'un échantillon d'ob30 servation fiable peut être obtenue sur une courte période de temps.
On va maintenant décrire le mode de réalisation 2. Dans ce mode de réalisation, un procédé de micro-fabrication selon la présente invention va être décrit de manière détaillée.
Les figures 9(a) à 9(j) sont des schémas repré5 sentant une série du déroulement du présent procédé de micro-fabrication. Ici, une description va être faite en supposant qu'un spécimen est une plaquette. Tout d'abord, un marquage est appliqué sur une zone d'observation (zone de formation de membrane pour une observation par micros10 cope électronique à transmission) sur une plaquette en utilisant un traitement par faisceau d'ions ou analogue.
Alors, deux trous rectangulaires 902, 902' sont formés en irradiant un faisceau d'ions 104 sur des prolongements d'une ligne droite reliant deux marques 900, 900' et sur 15 les côtés extérieurs des marques respectives 900, 900' (figure 9(a)). Alors, une tranchée verticale allongée 903 est formée par balayage de faisceau d'ions de sorte que la tranchée verticale 903 s'étend parallèlement à la ligne droite reliant les marques 900, 900' et a une extré20 mité atteignant le trou rectangulaire 902' et l'autre extrémité n'atteignant pas à peu de chose près le trou rectangulaire 902. Une zone résiduelle 904 laissée entre le trou rectangulaire 902 et la tranchée verticale 903 va servir en tant que partie de support pour retenir tempo25 rairement une partie d'un micro-échantillon 906 incluant la zone d'observation précédente lors de la séparation ultérieure de la partie du micro-échantillon 906 depuis la plaquette 101 (figure 9(b)). Après inclinaison de la surface de plaquette qui était maintenue horizontale dans 30 les étapes précédentes, une tranchée inclinée 905 est formée par irradiation de faisceau d'ions parallèlement à la ligne droite reliant les marques 900, 900' et sur le côté opposé de la ligne droite par rapport à la tranchée verticale 903 formée précédemment. Ici, puisque la ligne 35 droite reliant les marques 900, 900' est établie paral- lèle à un axe incliné de la platine de spécimen 102 (non-représentée), la surface de plaquette est inclinée de sorte que le côté de la tranchée inclinée 905 est élevé par rapport au côté de la tranchée verticale 903. La 5 tranchée inclinée 905 est formée de manière à relier les deux trous rectangulaires 902, 902'. La tranchée inclinée 905 sur sa partie inférieure s'assemble à la partie inférieure de la tranchée verticale 903 formée précédemment.
En résultat, la partie du micro-échantillon 906 ayant une 10 forme de coin incluant les marques 900, 900' est séparée de la plaquette 101, en laissant uniquement la zone résiduelle 904, de manière à ce qu'elle soit mise en porte-à-faux par la zone résiduelle 904 (figure 9(c)).
Alors, après rétablissement de la surface de plaquette à 15 une position horizontale, une partie de pointe de la sonde 128 du dispositif de transfert d'échantillon est amenée en contact avec une partie d'extrémité de la partie du micro-échantillon 906 opposée à la zone résiduelle 904. Alors, pour connecter de manière fixe la partie de 20 pointe de la sonde 128 à la partie du micro-échantillon 906, un faisceau d'ions 104 est irradié (balayé) sur une zone incluant la partie de pointe de la sonde 128 tout en alimentant un gaz de dépôt, de manière à former un film de dépôt 908 sur la zone irradiée par faisceau d'ions. La 25 partie de pointe de la sonde 128 et la partie du micro-échantillon 906 sont connectées de manière fixe l'une à l'autre via le film de dépôt 908 (figures 9(d) et 9(e)). Pour extraire la partie du micro-échantillon 906 depuis la plaquette 101, la zone résiduelle 904 retenant 30 temporairement la partie du micro-échantillon 906 est irradiée à l'aide d'un faisceau d'ions 104 de manière à être éliminée par pulvérisation, de sorte que la partie du micro-échantillon 906 est libérée de l'état retenu temporairement. En résultat, le micro- échantillon 601 est 35 complètement séparé et extrait de la plaquette 101 (figu- res 9(e) et 9(f)). Alors, le micro-échantillon 601 séparé et extrait de la plaquette 101 est déplacé jusqu'à une position au-dessus du support de micro-échantillon 138 tout en étant connecté de manière fixe à la partie de 5 pointe de la sonde 128 (figures 9(f) et 9(g)). Lorsqu'une surface d'extrémité d'une partie d'oreille du support de micro-échantillon 138 entre dans une plage de balayage du faisceau d'ions 104 par déplacement de la platine de spécimen, le déplacement de la platine de spécimen est stop10 pé à cette position, alors la sonde 128 est déplacée horizontalement et stoppée à une position o une partie de la sonde 128 qui est située à une distance de la pointe de celle-ci d'environ 5 lum en direction du côté de base de celle-ci est espacée de la surface d'extrémité de la 15 partie d'oreille du support de micro-échantillon 138 d'environ 15 gm dans la direction horizontale. Dans cet état, une tension, par exemple, d'environ 150 V est appliquée à travers la sonde 128 et le support de micro-échantillon 138 par le circuit destiné à délivrer 20 un courant électrique à une sonde 139 (non-représenté), et la sonde 128 est amenée à s'approcher en direction de la surface d'extrémité de la partie d'oreille du support de micro-échantillon 138 (figure 9(g)). Alors, la sonde 128 et le support de micro-échantillon 138 sont fixés en25 semble sur un point de liaison 910 par l'intermédiaire d'un soudage électrique. Alors, un faisceau d'ions 104 est irradié sur une partie du côté de base, par rapport au point de liaison 910, de la sonde 128 de manière à séparer la sonde 128 par pulvérisation (figure 9(h)). En 30 résultat, le micro- échantillon 601 est retenu de manière fixe au support de micro- échantillon 138 via la pointe de la sonde 128 de manière à être complètement indépendant (figure 9 (i)) . En fin de compte, le micro- échantillon 601 est fini par irradiation d'un faisceau d'ions 104 de 35 sorte qu'une zone voulue d'observation du micro-échantillon 601 devient une membrane 909 ayant une épaisseur d'environ 100 nm ou moins, et une série des étapes de préparation d'échantillon pour microscope électronique à transmission est achevée (figure 9(j)).
Comme décrit ci-dessus, le soudage électrique entre la sonde et le support de micro-échantillon est utilisé pour une fixation du micro- échantillon. Par conséquent, bien qu'environ 15 minutes soient nécessaires dans le cas de la fixation classique en utilisant le film 10 de dépôt assisté par faisceau d'ions focalisé (exemple connu 1), la fixation peut être achevée instantanément dans la présente technique de sorte qu'il est possible de raccourcir le temps de préparation d'échantillon.
Le micro-échantillon ainsi préparé peut éviter 15 les problèmes de l'exemple classique (exemple connu 1) qui ont été expliqués en utilisant les figures 5A à 5D.
De manière spécifique, puisque le micro-échantillon 601 existe dans l'air tout en étant suspendu depuis la sonde 128, une zone située au-dessous de la membrane 909 est 20 fondamentalement inutile de sorte que la hauteur de l'échantillon peut être réduite. En référence aux figures lOA et lOB, les états d'observation par microscope électronique à transmission correspondant aux figures 5A à 5D vont être expliqués en supposant qu'un micro-échantillon 25 ayant une petite hauteur a été préparé en utilisant la présente technique. Ici, puisque le support de micro-échantillon est totalement espacé du micro-échantillon 601 qui est un objet d'observation et ainsi n'a rien à voir avec l'observation par microscope 30 électronique à transmission, le support de micro-échantillon n'est pas représenté. La figure 5A représente l'état o une observation inclinée est effectuée. Puisqu'il n'y a rien qui bloque un trajet de faisceau d'électrons 1001, aucun problème ne survient. D'au35 tre part, la figure 5B représente l'état o une analyse par rayons X dispersifs en énergie est effectuée. Puisque la possibilité est faible qu'un électron diffusé 104 entre en collision avec autre chose que l'échantillon de sorte que seuls des rayons X 1002 provenant de la mem5 brane 909 qui est un objet d'analyse sont capturés par un détecteur de rayons X 1003, il est possible d'effectuer une analyse précise avec un faible bruit. En pratique, il existe une possibilité que des électrons diffusés entre en collision avec la sonde 128 pour générer des rayons X. 10 Cependant, la sonde 128 a une taille de l'ordre des sous-microns à environ 3 gm, alors que le support de micro-échantillon provoquant le problème dans l'exemple classique a une épaisseur de 50 gm et une largeur de 3 mm, ce qui est très grand. En conséquence, en jugeant 15 en termes de probabilité de collision d'électrons diffusés, la possibilité que la sonde devienne un problème est vraiment plus petite que celle de l'exemple classique.
Comme décrit ci-dessus, selon la présente technique qui fixe la sonde et le support de 20 micro-échantillon l'un à l'autre, il est possible de réduire la taille du micro-échantillon. Un procédé de traitement par faisceau d'ions qui peut réduire la taille du micro-échantillon et qui est différent des figures 9(a) à 9(j) va être décrit. La raison pour garantir certaines 25 tailles des trous rectangulaires 902, 902' sur les figures 9(a) à 9(j) est la suivante. La tranchée verticale 903 et la tranchée inclinée 905 ont chacune un rapport d'aspect élevé. En conséquence, lorsqu'on creuse profondément par pulvérisation par faisceau d'ions, les parti30 cules pulvérisées constituant l'ex échantillon adhèrent à une surface de paroi de sorte que l'efficacité de traitement est rapidement abaissée. De manière spécifique, en garantissant une expulsion des particules pulvérisées, une tranchée profonde peut être formée. Par conséquent, 35 les trous rectangulaires 902, 902' ayant certaines tailles sont nécessaires pour garantir cette expulsion. D'autre part, dans le cas de la technique de la présente invention, la formation du microéchantillon ne nécessite pas de tranchées profondes comme décrit cidessus. En 5 conséquence, tout en creusant profondément, par exemple, d'environ 15 à 18 gm de manière classique, il est suffisant de creuser sur une profondeur d'environ 7 ym dans la présente invention. Dans ce cas, les trous rectangulaires servant en tant que chemin de fuite des particules pulvé10 risées deviennent également inutiles. En résultat, le traitement comme représenté sur les figures lA et 11B ou les figures 12A à 12D est rendu possible. Les figures lIA et 11B représentent un cas o une membrane d'observation 1103 est directement formée. Un trou à paliers 1101 sur 15 la figure 1lA est formé en une forme à paliers pour garantir des angles d'observation afin de découper plus tard obliquement dans les environs de la membrane 1103 à l'aide d'un faisceau d'ions. Une tranchée verticale 1102 peut avoir une profondeur d'environ 7 gm. Cet échantillon 20 est incliné. Sur la figure 11B, un faisceau d'ions 104 est dessiné comme étant incliné, mais en réalité, la platine de spécimen est inclinée. En découpant les environs de la membrane 1103 à l'aide du faisceau d'ions 104, la membrane 1103 peut être extraite par la sonde 128. Les 25 figures l1A et 11B sont des schémas conceptuels, et le procédé, lorsque décrit précisément, est le suivant. Lors de la découpe des environs de la membrane 1103 à l'aide du faisceau d'ions 104 sur la figure 11B, seule une partie d'une surface latérale de celle-ci est légèrement 30 laissée en tant que partie de support, alors la platine de spécimen est ramenée depuis l'état incliné, alors après que la sonde 128 soit fixée, la partie de support est retirée par un faisceau d'ions 104 irradié dans une direction perpendiculaire à la surface de l'échantillon, 35 de sorte que la membrane 1103 peut être extraite. Dans ce procédé de traitement, seule la membrane 1103 est extraite. D'autre part, même dans le cas o on effectue le traitement de membrane après avoir été fixée au support de micro-échantillon comme représenté sur les figures 5 9(a) à 9(j), il est possible d'utiliser un tel procédé qui ne forme pas les trous rectangulaires, qui va être décrit en utilisant les figures 12A à 12D. Sur la figure 12A, un traitement d'un trou à paliers 1201 et d'une tranchée verticale 1202 est le même que celui des figures 10 lA et 11B. Cependant, une épaisseur d'environ 1 gm est laissée pour un micro-échantillon 1203. Alors, un traitement incliné par faisceau d'ions 104 et une fixation de la sonde 128 représentée sur la figure 12B sont également les mêmes que ceux des la figure l1B à l'exception que 15 l'épaisseur du micro-échantillon 1203 est supérieure. Par l'intermédiaire des étapes précédentes, le micro-échantillon peut être extrait comme représenté sur la figure 12C. Le micro-échantillon 1203 ainsi extrait est fixé au support de micro-échantillon par soudage 20 électrique entre la sonde 128 et le support de micro-échantillon et découpe de la sonde 128 comme sur les figures 9(g) à 9(i). Après ceci, une zone d'observation est formée comme une membrane 1204 par traitement à l'aide d'un faisceau d'ions 104, de sorte qu'une prépara25 tion d'échantillon pour microscope électronique à transmission est achevée. Dans le cas du traitement des figures lA et 1lB ou des figures 12A à 12D, puisque le traitement des trous rectangulaires de grand volume est inutile, le volume de traitement peut être réduit d'approxi30 mativement un facteur par comparaison au volume de traitement des figures 2(a) à 2(j) de l'exemple classique (exemple connu 1). En résultat, dans le cas, par exemple, d'un traitement standard, le temps nécessaire pour les étapes de formation de micro-échantillon par pulvérisa- tion par faisceau d'ions peut être raccourci d'environ 50 minutes à environ 15 minutes.
Dans ce mode de réalisation, la description a été faite du cas de la préparation de l'échantillon pour 5 microscope électronique à transmission. Cependant, si le procédé de formation de membrane est changé en un procédé de formation de section d'un côté, il peut être appliqué à la préparation de divers échantillons d'analyse d'observation pour microscopie électronique à balayage, spec10 trométrie de masse aux ions secondaires, spectroscopie électronique Auger, et analogue.
De plus, dans ce mode de réalisation, la fixation entre la sonde 128 et le support de micro-échantillon 138 est obtenue par soudage électrique. 15 Cependant, même dans le cas de la fixation entre ceux-ci utilisant un agent adhésif instantané ou analogue, puisqu'il est possible de fixer le micro-échantillon 601 dans l'air tout en étant retenu au niveau de la pointe de la sonde 128, un effet similaire peut être obtenu.
Comme décrit ci-dessus, en utilisant le présent procédé de microfabrication, il est possible de raccourcir à la fois le temps de fixation du micro-échantillon par rapport au support de micro-échantillon et le temps de pulvérisation de faisceau d'ions pour la formation du 25 microéchantillon, de sorte que l'efficacité de l'analyse de défaillance peut être accentuée.
On va maintenant décrire le mode de réalisation 3. Dans ce mode de réalisation, la description va 30 être faite d'un procédé de réalisation de fixation d'une pluralité de micro-échantillons sur un support de microéchantillon, qui est une des caractéristiques de la fixation classique du côté inférieur du micro-échantillon sur la base d'un film de dépôt assisté par faisceau d'ions focalisé, dans la présente invention, o la sonde est fixée.
Comme décrit ci-dessus, dans le cas du procédé de fixation de microéchantillon classique (exemple connu 5 1), une pluralité de microéchantillons 1301, 1302, 1303 peuvent être fixés comme représenté sur la figure 13A.
Dans cet exemple, le support de micro-échantillon 210 a une partie d'oreille s'étendant sur la demi-longueur, mais en pratique, la partie d'oreille peut être plus pe10 tite et, dans un cas extrême, la partie d'oreille est inutile. Un support pour microscope électronique à transmission standard peut recevoir un support de micro-échantillon ayant un diamètre de 3 mm. Ainsi, dans le cas de micro-échantillons ayant chacun une longueur 15 d'environ 10 à 15 gm, un nombre aussi important qu'environ 100 micro-échantillons peuvent être fixés dessus.
Dans ce cas, une fois que les micro-échantillons sont introduits dans le microscope électronique à transmission, une observation continue est autorisée en entraînant ain20 si une réduction du temps d'observation. D'autre part, lorsqu'on utilise le support de micro-échantillon 138 comme représenté sur la figure 13B, une pluralité de micro-échantillons 1304, 1305, 1306 peuvent être fixés verticalement. Cependant, si, par exemple, le 25 micro-échantillon 1304 est soumis à un traitement de membrane par l'utilisation d'un faisceau d'ions 104, il est possible que le faisceau d'ions 104 soit irradié sur les micro-échantillons 1305, 1306. Dans ce cas, il existe une possibilité que les micro-échantillons 1305, 1306 puis30 sent être détériorés, ce qui est un problème.
En tant que support de micro-échantillon ayant une forme qui peut résoudre un tel problème, un support de micro-échantillon 1401, comme représenté sur la figure 14 est utilisé. Dans ce cas, les micro- échantillons 1402, 35 1404, 1406 sont fixés par des sondes 1403, 1405, 1407.
Puisque des parties d'oreille du support de micro-échantillon 1401 auxquelles sont soudées les sondes 1403, 1405, 1407 sont positionnées à des positions qui sont décalées par rapport à un faisceau d'ions 104, les 5 micro-échantillons peuvent être facilement observés, et de plus, lors d'un traitement du micro-échantillon 1402, aucune influence n'est faite sur les autres micro-échantillons 1405, 1406. Dans ce mode de réalisation, le nombre de paliers du support de 10 micro-échantillon 1401 est établi à trois. D'autre part, si, par exemple, un palier est agencé chaque 50 pim, il est possible de fixer plusieurs dizaines de micro-échantillons. En utilisant le support de micro-échantillon 15 comme décrit dans ce mode de réalisation, une pluralité de micro-échantillons peuvent être fixés sur un support de micro-échantillon, de sorte que l'analyse de défaillance efficace peut être obtenue.
On va maintenant décrire le mode de réalisation 20 4.
Dans ce mode de réalisation, une description va être faite d'un procédé de fixation d'un côté inférieur d'un micro- échantillon et d'un support de micro-échantillon en utilisant un soudage électrique.
Dans le procédé de connexion de la particule métallique au substrat conducteur en utilisant la décharge d'arc, qui a été expliquée dans l'exemple classique (exemple connu 2), une tension d'environ 10 kV est appliquée dans l'état o les deux sont amenés en contact 30 l'un avec l'autre à l'avance, de manière à effectuer le soudage. Cependant, le but de la présente invention consiste à préparer un échantillon d'observation par microscope électronique à transmission. La possibilité ne peut pas être exclue que le micro-échantillon à observer 35 soit changé en termes de qualité du fait du soudage pro- voqué par l'application de la tension d'environ 10 kV.
Par conséquent, un soudage à énergie inférieure est souhaitable. Un procédé pour obtenir ceci va être décrit en utilisant les figures 15A à 15D. Dans ce mode de réalisa5 tion, comme représenté sur la figure 15A, le circuit destiné à délivrer un courant électrique à une sonde 139 comporte une source d'alimentation en énergie 1501, une résistance protectrice 1502, et un commutateur 1503. Tout d'abord, le commutateur 1503 est rendu passant dans 10 l'état o le micro-échantillon 601 et la sonde 128 ne sont pas en contact avec le support de micro-échantillon 138, de manière à appliquer une tension à travers le micro-échantillon 601 et le support de micro-échantillon 138. Cette tension est, par exemple, d'environ 150 V qui 15 est inférieure d'environ deux facteurs par comparaison à l'exemple classique. Dans cet état, la sonde 128 est entraînée pour amener le côté inférieur du micro-échantillon 601 à s'approcher du support de micro-échantillon 138 (figure 15B). Alors, le côté infé20 rieur du micro-échantillon 601 et le support de micro- échantillon 138 sont fixés ensemble sur un point de liaison 1504 par soudage électrique (figure 15C). A cette occasion, le commutateur 1503 est bloqué pour stopper l'application de tension. Après ceci, la sonde 128 est 25 découpée par traitement par faisceau d'ions et retraitée de sorte que le micro-échantillon 601 est indépendamment fixé sur le support de micro-échantillon 138 (figure 15D) . Sur les figures 15A à 15D, la description a été faite du cas o une activation/blocage de l'application 30 de tension est commandée par le commutateur 1503. D'autre part, on peut bien sr s'arranger pour que la source d'alimentation en énergie 1501 alimente des tensions variables pour commander l'application de tension.
Comme décrit ci-dessus, puisque le soudage 35 électrique est utilisé dans la présente technique, il est possible de préparer un échantillon dans une courte période de temps par comparaison à l'exemple classique (exemple connu 1) tout en obtenant la fixation en utilisant le film de dépôt assisté par faisceau d'ions focali5 sé. De plus, selon la présente technique, puisque le soudage est permis en amenant le micro-échantillon à s'approcher du support de micro-échantillon après application de la tension d'environ 150 V, il est possible d'atténuer le danger d'un changement de qualité de l'échantillon par 10 comparaison à l'exemple classique (exemple connu 2) qui effectue le soudage en appliquant la tension de 10 kV depuis l'état de contact.
On va maintenant décrire le mode de réalisation 5.
Dans ce mode de réalisation, une description va
être faite d'un procédé de soudage d'une sonde et d'un support de microéchantillon à partir de l'état de contact entre ceux-ci.
Dans les modes de réalisation 1 et 2 précé20 dents, la description a été faite du cas o, après l'application de tension à travers la sonde et le support de micro-échantillon par le circuit destiné à délivrer un courant électrique à une sonde, la sonde est déplacée pour effectuer le soudage. Cependant, si on souhaite com25 mander précisément la position d'un point de soudage, il est plus avantageux de réaliser le soudage dans l'état o la sonde et le support de micro-échantillon sont amenés à l'avance en contact l'un avec l'autre. Dans ce cas, comme représenté sur les figures 16A et 16B, le circuit destiné 30 à délivrer un courant électrique à une sonde 139 est constitué en utilisant un générateur d'impulsions 1601.
Tout d'abord, dans l'état o le générateur d'impulsions 1601 ne génère aucune impulsion, la sonde 128 est déplacée pour venir au contact du support de micro-échantillon 35 138 à un point de contact 1602 (figure 16A). En appli- quant une tension pulsée à travers la sonde 128 et le support de micro- échantillon 138 en utilisant le générateur d'impulsions 1601 dans cet état, les deux sont soudés ensemble au point de contact 1602. Dans cette techni5 que, puisque le courant ne circule pas à travers le micro- échantillon 601 comme dans le cas de la figure 8, l'échantillon est exempt d'un changement de qualité par comparaison à l'exemple classique (exemple connu 2) o l'objet lui-même est soumis au soudage. Après ceci, la 10 sonde 128 est découpée en utilisant un faisceau d'ions de sorte que la fixation au support de micro-échantillon est achevée. En utilisant la présente technique, il est possible de fixer la sonde au support de micro- échantillon à 15 une position précise.
On va maintenant décrire le mode de réalisation 6.
Dans ce mode de réalisation, la description va
être faite d'un dispositif qui utilise un soudage élec20 trique également pour une fixation entre une sonde et un micro-échantillon. Dans le mode de réalisation précédent 2, comme décrit en utilisant la figure 9(d), le film de dépôt assisté par faisceau d'ions focalisé 908 est utilisé pour 25 la fixation entre la sonde 128 et la partie du micro-échantillon 906. Cependant, la formation du film de dépôt assisté par faisceau d'ions focalisé 908 prend également plusieurs minutes. Dans le mode de réalisation 5 précédent, la description a été faite du cas o le sou30 dage électrique est utilisé pour la fixation entre la sonde et le support de micro-échantillon. Ce soudage électrique peut également être utilisé pour fixer le micro-échantillon et la sonde, qui est l'étape située avant la fixation entre la sonde et le support de 35 micro-échantillon. Cette structure est représentée sur la figure 17. La plaquette est connectée à la platine de spécimen 102 également de manière électrique. Par conséquent, l'application de tension par le circuit destiné à délivrer un courant électrique à une sonde 139 est exer5 cée à travers la sonde 128 et la plaquette 101. Dans cet état, lorsque la pointe de la sonde 128 est déplacée pour s'approcher de la partie du micro-échantillon 906, les deux sont réunies ensemble par soudage électrique. Comme décrit dans le mode de réalisation 5 précédent, il est 10 également possible d'effectuer le soudage en appliquant une tension pulsée dans l'état o la pointe de la sonde 128 est en contact avec la partie du micro-échantillon 906. De plus, dans le cas du procédé utilisant ce soudage, comme dans le cas d'un dépôt assisté par faisceau 15 d'ions focalisé, la possibilité de polluer le spécimen incluant la plaquette 101 existe fortement.
Comme décrit ci-dessus, en utilisant le soudage électrique également pour fixer le micro-échantillon à la sonde, une réduction supplémentaire de temps est rendue 20 possible, et de plus, la préparation d'échantillon propre peut également être réalisée.
En utilisant le dispositif de micro-fabrication et le procédé de microfabrication de la présente invention, il est possible de raccourcir à la fois le temps de 25 fixation du micro-échantillon qui est un objet d'analyse par rapport au support de micro-échantillon et le temps de pulvérisation pour la formation du micro-échantillon, de sorte que l'accélération de la préparation d'échantillon d'analyse peut être réalisée pour accentuer l'effica30 cité de l'analyse de défaillance.
Il doit de plus être compris par l'homme du métier que, bien que la description précédente ait été faite en référence à des modes de réalisation de la présente invention, la présente invention n'est pas limitée 35 à ceux-ci et divers changements et modifications peuvent être apportés sans sortir de l'esprit de la présente invention et de la portée des revendications annexées.
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Claims (13)

REVENDICATIONS
1. Dispositif de fabrication de spécimen, caractérisé en ce qu'il comporte: une platine de spécimen mobile (102) pour pla5 cer dessus un substrat échantillon (101), un système optique d'irradiation de faisceau énergétique (105) pour irradier un faisceau de traitement (104) sur le substrat échantillon à proximité d'une zone voulue de celui-ci afin de découper un micro-échantillon 10 (601, 1103, 1203) incluant la zone voulue du substrat échantillon (101), une sonde (128) pour mettre en contact une partie de celle-ci avec le substrat échantillon (101) à proximité de la zone voulue, des moyens de connexion sonde-substrat (104, 131, 139, 908) pour fixer ensemble la sonde (128) et une partie du substrat échantillon (101) à proximité de la zone voulue, un dispositif de retenue de support de 20 micro-échantillon (136) pour retenir de manière mobile un support de micro-échantillon (138) supportant le micro-échantillon (601, 1103, 1203), un circuit pour délivrer un courant électrique à une sonde (139) destiné à d'appliquer une tension à 25 travers la sonde (128) et le support de micro-échantillon (138) pour effectuer un soudage électrique entre la sonde (128) et le support de micro-échantillon (138), un dispositif d'entraînement de sonde (129) pour entraîner la sonde (128), et un contrôleur de position de sonde (130) pour commander le dispositif d'entraînement de sonde (129) afin d'amener la sonde (128) à s'approcher du support de micro-échantillon (138).
2. Dispositif de fabrication de spécimen selon 35 la revendication 1, caractérisé en ce que le contrôleur de position de sonde (130) entraîne le dispositif d'entraînement de sonde (129) pour amener la sonde (128) à s'approcher du support de micro- échantillon (138) après que la tension soit appliquée à travers la sonde (128) et le support de micro-échantillon (138).
3. Dispositif de fabrication de spécimen selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système optique d'irradiation énergétique (105) est un système optique d'irradiation de faisceau d'ions (105) destiné à 10 irradier un faisceau d'ions (140).
4. Dispositif de fabrication de spécimen selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit destiné à délivrer un courant électrique à une sonde (139) est utilisé, et la tension appliquée à travers la sonde 15 (128) et le support de micro-échantillon (138) est de V ou moins.
5. Dispositif de fabrication de spécimen selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de connexion sonde- substrat comportent un circuit d'applica20 tion de tension (139) pour effectuer un soudage électrique en appliquant une tension à travers la sonde (128) et le substrat échantillon (101).
6. Procédé de fabrication de spécimen, comportant: une étape de fixation sonde-échantillon consistant à fixer une partie de pointe d'une sonde (128) à une zone voulue d'un substrat échantillon (101) , et une étape de séparation de micro-échantillon consistant, tout en maintenant un état fixe entre 30 ceux-ci, à découper la zone voulue depuis le substrat échantillon (101) et à séparer la zone voulue du substrat échantillon (101) sous forme d'un micro-échantillon (601, 1103, 1203), caractérisé en ce que le micro-échantillon 35 (601, 1103, 1203) est déplacé jusqu'à une position au-dessus d'une position voulue d'un support de micro-échantillon (138), alors le micro-échantillon (601, 1103, 1203) est fixé au support de micro-échantillon (138), alors la sonde (128) fixant le micro-échantillon 5 dessus est découpée à proximité de la partie de pointe de celle-ci.
7. Procédé de fabrication de spécimen selon la revendication 6, caractérisé en ce que le micro-échantillon (601, 1103, 1203) et le support de 10 micro-échantillon (138) sont fixés ensemble en ayant un espace constant maintenu entre une surface inférieure du micro- échantillon et le support de micro-échantillon.
8. Procédé de fabrication de spécimen selon la revendication 6, caractérisé de plus par une étape de 15 soudage sonde- support de micro-échantillon consistant à effectuer un soudage électrique entre la sonde (128) et le support de micro-échantillon (138).
9. Procédé de fabrication d'un spécimen selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'approche de 20 la sonde (128) et du support de micro-échantillon (138) est effectuée après une étape d'application d'une tension pour le soudage électrique.
10. Procédé de fabrication de spécimen, caractérisé en ce qu'il comporte: une étape de fixation de sonde consistant à fixer une partie de pointe d'une sonde (128) à une partie d'un substrat échantillon (101) à proximité d'une zone de celui-ci à observer, une étape de séparation de micro-échantillon 30 consistant à séparer un micro-échantillon (601, 1103, 1203) incluant la zone à observer, depuis le substrat échantillon (101) alors que le micro-échantillon est fixé à la partie de pointe de la sonde, une étape d'application de tension consistant à appliquer une tension à travers la sonde (128) et un support de micro-échantillon (138), une étape d'approche de micro-échantillon 5 consistant à amener le microéchantillon (601, 1103, 1203) et le support de micro-échantillon (138) à s'approcher l'un de l'autre après l'étape d'application de tension, une étape de soudage de micro-échantillon-support de micro-échantillon consistant à fixer ensemble le micro-échantillon (601, 1103, 1203) et le support de micro-échantillon (138) par soudage électrique de ceux-ci, et une étape de découpe de sonde consistant à dé15 couper la sonde (128) depuis le micro-échantillon connecté de manière fixe au support de microéchantillon (138).
11. Procédé de fabrication de spécimen selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'un traitement par faisceau ionique est utilisé dans l'étape de séparation 20 de micro-échantillon.
12. Procédé de fabrication de spécimen selon la revendication 10, caractérisé en ce que le micro-échantillon (601, 1103, 1203) est un échantillon destiné à un microscope électronique à transmission.
13. Procédé de fabrication de spécimen selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'une hauteur du micro-échantillon (601, 1103, 1203) est de 5 gm ou moins.
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