專利名稱：聚焦式離子束系統(tǒng)的物件加工方法及應(yīng)用于該方法的載具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種物件加工技術(shù)，更詳而言之，涉及一種利用聚焦式離子束系統(tǒng)制
作樣品的物件加工方法及應(yīng)用于該方法的載具。
背景技術(shù)：
聚焦式離子束(Focused Ion Beam, FIB)系統(tǒng)可利用電磁透鏡將離子束聚焦成非 常小尺寸而進(jìn)行顯微切割或研磨等加工，由于此種技術(shù)具有定位精準(zhǔn)、可加工的材料限制 小、以及低試片破壞等優(yōu)點(diǎn)，搭配上微操控技術(shù)后，可以廣泛應(yīng)用到分析樣品制備、集成電 路重置及修補(bǔ)、納米結(jié)構(gòu)制作等領(lǐng)域。 如以美國專利公告第5， 270， 552號專利為例，此專利技術(shù)是將物件上欲分析特定 的區(qū)域經(jīng)FIB系統(tǒng)加工得到一樣品，通過薄膜沉積的方式將該樣品固定到接有操控器的探 針上，接著再移動該探針至所欲放置之處。 上述專利的技術(shù)內(nèi)容正是目前FIB加工技術(shù)上搬移樣品最普遍的方法。然而，在 實際工作上，放置樣品的分析載具和原先試片(物件)加工區(qū)塊的高度位置通常都會有差 異，因此就需要針對要放置樣品的位置再調(diào)整一次共心高度。但是，此專利技術(shù)僅著眼于抓 取及位移樣品的技術(shù)概念，在后續(xù)樣品加工固定的困難克服或技術(shù)改進(jìn)上，并未有所改進(jìn)。
依據(jù)使用的經(jīng)驗，在FIB機(jī)臺內(nèi)進(jìn)行樣品處理時，通常需先針對加工位置調(diào)整共 心高度，此時為第一次調(diào)整共心高度，接著在試片表面切割加工以形成樣品，之后進(jìn)行樣品 的抓取，再針對要放置樣品的載具調(diào)整共心高度，此時為第二次調(diào)整共心高度，最后將樣品 放置固定到載具。換言之，普遍的操作程序都必須要重新調(diào)整共心高度來適應(yīng)原先樣品及 樣品放置載具之間的高度差異。此外，由于此時操控器已經(jīng)實質(zhì)參與到微小的加工空間中， 為避免操控器的探針撞擊到電子或離子源裝置，或是其他內(nèi)部偵測器，通常尚需將其遠(yuǎn)離 加工區(qū)，待針對樣品放置位置的共心高度調(diào)整完成后，再小心將探針移回?？傮w而言，第二 次共心高度的調(diào)整程序會導(dǎo)致試片準(zhǔn)備時間、操作復(fù)雜性、以及樣品安全性風(fēng)險的提升。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的一目的是提供一種應(yīng)用于聚焦式離子束 (Focused Ion Beam,FIB)系統(tǒng)的物件加工方法及應(yīng)用于該方法的載具，能夠省去第二次調(diào) 整共心高度的步驟，以簡化制備程序，從而提升加工效能。 本發(fā)明的另一目的是提供一種應(yīng)用于聚焦式離子束系統(tǒng)的物件加工方法及應(yīng)用 于該方法的載具，可降低風(fēng)險并具有成本效益。 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種物件加工方法，應(yīng)用于包括有一載具的聚焦式
離子束系統(tǒng)，該載具包含設(shè)置有物件的一加工部以及一移載件。該物件加工方法則包括以
下步驟將該移載件頂端位置齊平于該加工部設(shè)置有物件后的高度；對該加工部的該物件
進(jìn)行加工；以及將加工后的該物件或在該物件上的被加工區(qū)塊移載至該移載件。聚焦式離子束系統(tǒng)可應(yīng)用于三維穿透式電子顯微鏡(TransmissionElectronMicroscope, TEM)樣品制作、IC電路修補(bǔ)、微納米結(jié)構(gòu)制作。基于此，在一實施例中，該物件
可為一待分析的試片，對于該物件進(jìn)行加工的步驟，是加工該物件制作為穿透式電子顯微
鏡樣品，而后搬移已加工完成的區(qū)塊至該移載件頂端并進(jìn)行后續(xù)研磨。 在另一實施例中，該物件可為一特定電路結(jié)構(gòu)的元件，對該物件進(jìn)行加工的步驟，
是加工該物件制作為適于修補(bǔ)特定集成電路的素材，該集成電路是位于移載件的頂端，將
修補(bǔ)素材移載到集成電路上的特定位置后進(jìn)行接合。 于再一實施例中，該物件可為含有某種成分或特性的塊材，于對該物件進(jìn)行加工 的步驟，是加工該物件制作為微米或納米尺度的造型物體，移載件頂端設(shè)置有一待組裝結(jié) 構(gòu)，將此造型物體搬移到該待組裝結(jié)構(gòu)上進(jìn)行微納米結(jié)構(gòu)的組裝。 本發(fā)明更提出一種應(yīng)用于上述物件加工方法的載具，應(yīng)用于聚焦式離子束系統(tǒng)， 該載具包括一移載件；一載臺，該載臺包括一加工部與一容置部。其中該加工部位于該 載臺的上表面，用以設(shè)置物件；容置部用以設(shè)置該移載件。該移載件可單純?yōu)橹蚊浇榛蝽?端包含有額外功能性承載體的支撐媒介，用以安置加工后的物件或在物件上的加工區(qū)塊。
在一實施例中，該容置部為貫穿該載臺一特定深度的貫孔，并連通一定位部，而該 定位部可為螺孔或開孔。 此外，該載具包括用以垂直升降該移載件的升降機(jī)構(gòu)，而該升降機(jī)構(gòu)例如為螺絲、 螺桿、彈簧、滑塊、或步進(jìn)馬達(dá)的其中 一者。 相比于現(xiàn)有技術(shù)必須要重新調(diào)整共心高度來適應(yīng)原先物件及載臺之間的高度差 異，導(dǎo)致時間及安全性成本問題，本發(fā)明可簡化操作，省去搬移加工完成的物件時需要另行 調(diào)整共心高度的步驟，進(jìn)而提升物件加工效率并降低風(fēng)險性。因此，本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù) 的問題。


圖la及圖lb是顯示本發(fā)明應(yīng)用物件加工方法的載具的第一實施例的示意圖，其 中圖la顯示載具的分解圖，圖lb則顯示該載具的組裝示意圖；圖2是顯示本發(fā)明的物件加工方法的第一實施例的流程圖；圖3是顯示本發(fā)明應(yīng)用物件加工方法的載具的第二實施例的組裝示意圖。主要元件符號說明1、2載具H、21載臺111、211加工部113、213容置部115、215定位部117、217升降部13、23移載件131移載部15 、25物件27承載體101、103、105步驟
具體實施例方式
以下通過特定的具體實例說明本發(fā)明的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書
所揭示的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。
第一實施例 圖la與圖lb是依照本發(fā)明聚焦式離子束系統(tǒng)(Focused Ion Beam, FIB)的物件 加工方法及應(yīng)用于該方法的載具的第一實施例所繪制的附圖。應(yīng)注意的是，在此實施例中 采用用于加工三維穿透式電子顯微鏡(Transmission Electron Microscope, TEM)樣品的 載具設(shè)計為例作說明，但本發(fā)明并非局限于此。同時，由于現(xiàn)有技術(shù)均可為適用對象，故為 簡化起見，并使本發(fā)明的特征及結(jié)構(gòu)更為清晰易懂，在圖中僅顯示出與本發(fā)明直接關(guān)聯(lián)的 結(jié)構(gòu)，其余部分則予以略除。 請參閱圖la與圖lb，圖la是應(yīng)用于此實施例的載具分解示意圖，圖lb是圖la組 裝后的剖視圖。 本實施例的物件加工方法可應(yīng)用于包括有如圖la及圖lb所示的載具1的聚焦式 離子束系統(tǒng)中，且該載具1包括載臺11以及整合于該載臺11的移載件13，加工的物件移動 到移載件13后再經(jīng)過細(xì)部研磨便可直接將移載件13裝設(shè)到TEM分析載具并載入TEM進(jìn)行 分析。該載臺11則具有設(shè)置有物件15的加工部111。該載臺11包括該加工部111、用以 供設(shè)置該移載件13的一容置部113、連通該容置部113的一定位部115、以及用以垂直升降 該物件移載件13的一升降機(jī)構(gòu)117。 在本實施例中，該載臺ll可為圓柱狀FIB試片載臺。該加工部lll位于該載臺11 的上表面。該容置部113可為貫穿該載臺ll一特定深度的貫孔，較佳為開設(shè)于該載臺11 中央的圓柱孔，但并非局限于此。該定位部115可為一位于該容置部113下方的螺孔，而該 升降機(jī)構(gòu)117可為對應(yīng)該定位部115的螺絲且可穿過該定位部115而連接該移載件13。當(dāng) 然，該定位部115與升降機(jī)構(gòu)117也可為其他可進(jìn)行升降調(diào)整的等效組合或元件。
在本實施例中，該移載件13可為TEM樣品支撐座。該移載件13可包括位于一端 的移載部131，而該升降機(jī)構(gòu)117則接觸相對該移載部131的另一端。該移載部131例如呈 尖端狀，可調(diào)整移載件13的高度，使該移載部131突出于該容置部113的高度是等于該加 工部111上包含有物件15后的高度，即移載部131的尖端會調(diào)整至與物件15的上表面等 高。該物件15則例如為待分析試片。 請參考圖2，是顯示為本實施例的物件加工方法的流程圖。在進(jìn)行物件加工時，可 在步驟101中，將該移載件13的頂端位置齊平于該加工部111設(shè)置有物件15后的高度，再 在步驟103中，對該加工部111的物件15進(jìn)行加工，最后，在步驟105中，將加工后的物件 15或物件15上的被加工區(qū)塊移載至該移載件13。 在進(jìn)行對該加工部111的物件15進(jìn)行加工的步驟103前，更包括將載具1置入 FIB系統(tǒng)，以調(diào)整該物件15的位置至該FIB系統(tǒng)的共心高度的步驟。 更詳而言之，在步驟101中，在該物件15設(shè)置到該加工部111后，可以通過該升降 機(jī)構(gòu)117將該移載件13的頂端升到與該物件15表面高度相同的位置，亦即，由該升降機(jī)構(gòu) 117調(diào)整該移載件13，直到該移載部131突出于該容置部113的高度等于該加工部111上 的物件15的高度。在確定該移載件13頂端位置齊平于該加工部111設(shè)置有該物件15后
6的高度時，可利用例如光學(xué)顯微鏡(Optical Microscopy, OM)(未圖示)進(jìn)行輔助調(diào)整。
同時，在本實施例中的FIB系統(tǒng)可為例如單粒子或雙粒子束聚焦式離子束系統(tǒng) (Single-beam or Dual-beam focused ion beam system, DB-FIB system)。在步驟103中， 以物件15上的一特征點(diǎn)作為基準(zhǔn)進(jìn)行共心高度的調(diào)整后，便可傾轉(zhuǎn)物件15并利用離子束 對物件15進(jìn)行加工，制作為TEM分析的一雛型樣品，此步驟可以使用氣體幫助蝕刻，縮短時 間。 應(yīng)注意的是，由于對前述元件或結(jié)構(gòu)進(jìn)行加工的原理及技術(shù)屬于現(xiàn)有的技術(shù)，故 在此不再詳加說明。 在步驟105中，將該雛型樣品移載至該移載件13。由于初始的移載件13頂端位 置大致齊平于該加工部111設(shè)置有該物件15后的高度，故在此位移雛形樣品的階段，移載 件13的頂端也將位在系統(tǒng)的共心高度，即便有些許誤差，也可以輕易的利用粒子束位置的 微調(diào)或系統(tǒng)的其他內(nèi)建輔助控制功能來彌補(bǔ)。是以，在實際的雛型樣品的制備上，利用操控 器從該加工部111抓起來的雛型樣品可以直接移到該移載件13上固定并進(jìn)行后續(xù)的細(xì)部 研磨加工，不需再針對該移載件13進(jìn)行另一次共心高度的調(diào)整。 簡言之，本實施例的載具1結(jié)構(gòu)適合用于制作TEM的雛型樣品(但并非局限于 此)，特別是三維棒狀樣品。在樣品搬移的過程，樣品與操控器探針之間的結(jié)合可以通過鍍 膜、靜電力、磁力、壓力等方法的任一種來達(dá)成。此外，關(guān)于移載件的高度控制，除了本實施 例所采用的螺絲升降機(jī)構(gòu)外，還可采用如螺桿、彈簧、滑塊、步進(jìn)馬達(dá)等方法來控制。
第二實施例 圖3是顯示本發(fā)明應(yīng)用物件加工方法的載具的第二實施例的組裝示意圖，如圖所 示，該載具2也包括載臺21以及整合于該載臺21的移載件23，該載臺21包括設(shè)置有物件 25的加工部211、用以供設(shè)置該移載件23的容置部213、連通該容置部213的定位部215、 以及用以垂直升降該移載件23的升降機(jī)構(gòu)217。 與前述第一實施例不同的是，本發(fā)明所應(yīng)用第二實施例的載具2的移載件23為頂 端裝設(shè)有承載體27的支撐媒介，具體而言，該承載體27可為待修補(bǔ)的集成電路或待組裝的 微納米結(jié)構(gòu)，但不以此為限。 在本實施例的一實施形態(tài)中，當(dāng)承載體27為待修補(bǔ)的集成電路時，該物件25可為
一含有特定組成的塊材或特定電路結(jié)構(gòu)的元件，于對該加工部211的物件25進(jìn)行加工的步
驟，是加工該物件25而制作為適于修補(bǔ)特定集成電路的素材，也就是說，該集成電路是位
于移載件23頂端，而后將修補(bǔ)素材搬移到集成電路上的特定位置后進(jìn)行接合。 在本實施例的另一實施形態(tài)中，當(dāng)承載體27為待組裝的微納米結(jié)構(gòu)時，該物件25
可為含有某種成分或特性的塊材，于對該加工部211的物件25進(jìn)行加工的步驟，是加工該
物件25制作為微米或納米尺度的一造型物體，也就是說，該移載件23頂端為一待組裝結(jié)
構(gòu)，將加工完成的微米或納米尺度造型物體搬移到此結(jié)構(gòu)上進(jìn)行微納米結(jié)構(gòu)的組裝。 相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明乃涉及FIB的載具開發(fā)及后續(xù)的加工方法。該載具包含
有移載件、設(shè)置有物件的加工部及調(diào)整移載件位置高度的升降機(jī)構(gòu)。在實際使用上，通過升
降機(jī)構(gòu)的調(diào)整使該移載件的頂端位置與設(shè)置有該物件后的高度齊平，使兩者可在系統(tǒng)加工
前的校準(zhǔn)步驟便一次調(diào)整至與系統(tǒng)的共心點(diǎn)共平面。如此，可以在加工過程中的物件移轉(zhuǎn)
步驟省去現(xiàn)有技術(shù)需要重新調(diào)整共心高度的麻煩。
上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何本 領(lǐng)域技術(shù)人員均可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進(jìn)行修飾與改變。因此， 本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍，應(yīng)以權(quán)利要求書的范圍為依據(jù)。
權(quán)利要求
一種物件加工方法，應(yīng)用于包括有一載具的聚焦式離子束系統(tǒng)，該載具包括有設(shè)置有物件的一加工部以及一移載件，其特征在于，該物件加工方法包括以下步驟將該移載件頂端位置齊平于該加工部設(shè)置有該物件后的高度；對該加工部的該物件進(jìn)行加工；以及將加工后的該物件或該物件上的被加工區(qū)塊移載至該移載件。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的物件加工方法，其特征在于，將該移載件頂端位置齊平于該 加工部設(shè)置有該物件后的高度的步驟還包括在該物件設(shè)置到該加工部后，通過一升降機(jī) 構(gòu)將該移載件的頂端升到與該物件表面高度相同的位置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的物件加工方法，其特征在于，于對該加工部的該物件進(jìn)行加 工的步驟還包括對該加工部的物件進(jìn)行加工之前，將載具置入該聚焦式離子束系統(tǒng)，以調(diào) 整該物件的位置至該聚焦式離子束系統(tǒng)的共心高度的步驟。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的物件加工方法，其特征在于，調(diào)整該物件的位置至該聚焦式 離子束系統(tǒng)的共心高度的步驟還包括以該物件上的一特征點(diǎn)作為基準(zhǔn)進(jìn)行共心高度的調(diào) 整。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的物件加工方法，其特征在于，在將該移載件頂端位置齊平于 該加工部設(shè)置有該物件后的高度的步驟中，利用光學(xué)顯微鏡進(jìn)行輔助調(diào)整。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的物件加工方法，其特征在于，于對該加工部的該物件進(jìn)行加 工的步驟還包括加工該物件而制作為穿透式電子顯微鏡分析用的樣品。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的物件加工方法，其特征在于，于將加工后的該物件或該物件 上的被加工區(qū)塊移載至該移載件的步驟還包括搬移已加工的該物件至該移載件并進(jìn)行后 續(xù)研磨。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的物件加工方法，其特征在于，于對該加工部的物件進(jìn)行加工 的步驟還包括加工該物件而制作為修補(bǔ)一集成電路的一修補(bǔ)素材。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的物件加工方法，其特征在于，該集成電路是位于該移載件頂 端，于將加工后的該物件或該物件上的被加工區(qū)塊移載至該移載件的步驟更包括將該修 補(bǔ)素材搬移到該集成電路上的特定位置后進(jìn)行接合。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的物件加工方法，其特征在于，于對該加工部的物件進(jìn)行加工 的步驟還包括加工該物件而制作為用于微納米結(jié)構(gòu)組裝的一造型物體。
11. 根據(jù)權(quán)利要求io所述的物件加工方法，其特征在于，該移載件頂端為一待組裝結(jié)構(gòu)，將加工后的該物件或該物件上的被加工區(qū)塊移載至該移載件的步驟還包括將該造型 物體搬移到該待組裝結(jié)構(gòu)上進(jìn)行微納米結(jié)構(gòu)的組裝。
12. —種應(yīng)用于根據(jù)權(quán)利要求1所述的物件加工方法的載具，其應(yīng)用于聚焦式離子束 系統(tǒng)，其特征在于，該載具包括一移載件；以及 一載臺，該載臺包括一加工部，位于該載臺的上表面，用以設(shè)置一物件；以及 一容置部，用以設(shè)置該移載件。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的載具，其特征在于，該移載件為支撐媒介，用以安置加工后 的該物件或在該物件上的加工區(qū)塊。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的載具，其特征在于，該容置部為貫穿該載臺一特定深度的 貫孔。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的載具，其特征在于，該載臺包括連通該容置部的一定位部。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的載具，其特征在于，該定位部為螺孔或開孔的其中一者。
17. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的載具，其特征在于，該載具還包括用以垂直升降該移載件 的一升降機(jī)構(gòu)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的載具，其特征在于，該升降機(jī)構(gòu)為螺絲、螺桿、彈簧、滑塊、 或步進(jìn)馬達(dá)的其中一者。
19. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的載具，其特征在于，該移載件的頂端還包括承載體，該承 載體為待修補(bǔ)的集成電路或待組裝的微納米結(jié)構(gòu)。
全文摘要
一種聚焦式離子束系統(tǒng)(Focused Ion Beam，F(xiàn)IB)的物件加工方法及應(yīng)用于該方法的載具，應(yīng)用于包括有載具的聚焦式離子束系統(tǒng)，該載具具有移載件及設(shè)置有物件的加工部，該方法是在置入載具到FIB系統(tǒng)前，將該移載件設(shè)定為齊平于設(shè)置有物件后的該加工部的高度，在系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行基座高度調(diào)整時便使該移載件與該加工部與系統(tǒng)的共心點(diǎn)共平面。對該加工部的物件進(jìn)行加工后，不需再針對移載件位置進(jìn)行共心高度調(diào)整便可將加工后的物件或物件上的被加工區(qū)塊移載至該移載件。
文檔編號B23P17/00GK101780630SQ200910000810
公開日2010年7月21日 申請日期2009年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月16日
發(fā)明者李世莉, 林麗娟, 羅圣全, 賴明偉 申請人:財團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院