專利名稱：透射電子顯微鏡檢測(cè)樣片的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制作領(lǐng)域及材料分析領(lǐng)域，尤其涉及透射電子顯微鏡(TEM，Transmission Electron Microscope)檢領(lǐng)lj樣片的制備方f去。
背景技術(shù)：
離子注入工藝是常見的半導(dǎo)體制作工藝，其原理通常為基于硬掩膜(hardmask)，在一定工藝條件下，向半導(dǎo)體基體上該硬掩膜定義出的離子注入?yún)^(qū)域注入離子，聚合物(Polymer)是一種常用的硬掩膜材料。 隨著技術(shù)發(fā)展，半導(dǎo)體器件特征尺寸逐漸減小，從而對(duì)半導(dǎo)體制作工藝提出了越來越高的要求。對(duì)于離子注入工藝，則要求硬掩膜的輪廓(profile)及關(guān)鍵尺寸(CD，Critical Dimension)精確的滿足要求，否則將可能導(dǎo)致離子注入?yún)^(qū)域變動(dòng)，使得注入離子的區(qū)域偏離預(yù)定的離子注入?yún)^(qū)域。 為保證硬掩膜的關(guān)鍵尺寸符合要求，業(yè)界常采用TEM來對(duì)制作的硬掩膜進(jìn)行檢測(cè)。其檢測(cè)過程為首先制作該硬掩膜的TEM檢測(cè)樣片，然后使用TEM對(duì)該TEM檢測(cè)樣片進(jìn)行檢測(cè)，其中TEM檢測(cè)樣片制作的質(zhì)量對(duì)檢測(cè)結(jié)果有重大影響。
下面以Polymer作為硬掩膜為例，目前TEM檢測(cè)樣片制作流程包括
參照?qǐng)D1A，切割晶圓后獲得包含Polymer掩膜10的初始TEM檢測(cè)樣片11。
參照?qǐng)D1B，在該初始TEM檢測(cè)樣片11上沉積電子束輔助層12 (E-beamLayer);
參照?qǐng)DIC，于電子束輔助層12上沉積離子束輔助層13 (I-beam Layer);
然后再進(jìn)行離子束切削(I-beam milling)過程，獲得最終的TEM檢測(cè)樣片。
其中電子束輔助層12及離子束輔助層13是為了防止后續(xù)離子束切削過程中Polymer掩膜10由于高熱作用或離子束切削等物理作用產(chǎn)生變形或破壞，可能使得TEM檢測(cè)結(jié)果失敗的問題。 但實(shí)際制作結(jié)果顯示，采用上述流程制作出的最終TEM檢測(cè)樣片的Polymer掩膜IO存在下述兩個(gè)問題 1， Polymer掩膜10仍然會(huì)受到破壞，如圖2圓圈部分所示； 2，在沉積電子束輔助層12的過程中，很有可能會(huì)沉積額外的含碳層14，如圖3圓圈部分所示。 這兩個(gè)問題都將影響制作出的最終TEM檢測(cè)樣片的質(zhì)量，進(jìn)而導(dǎo)致TEM的檢測(cè)結(jié)果誤差較大，甚至檢測(cè)失敗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供TEM檢測(cè)樣片的制備方法，以提高TEM檢測(cè)樣片的質(zhì)量，進(jìn)而減小TEM檢測(cè)的誤差。 本發(fā)明提出了 TEM檢測(cè)樣片的制備方法，該方法包括提供初始TEM檢測(cè)樣片；在該初始TEM檢測(cè)樣片上沉積阻礙層；在阻礙層上沉積電子束輔助層；以及在電子束輔助層
3上沉積離子束輔助層。 本發(fā)明通過在初始TEM檢測(cè)樣片上先沉積阻礙層；再順次沉積電子束輔助層及離子束輔助層，增加了對(duì)初始TEM檢測(cè)樣片的保護(hù)能力，解決了現(xiàn)有技術(shù)中Polymer掩膜10受破壞及額外含碳層14負(fù)面影響的問題，從而提高了最終制備的TEM檢測(cè)樣片的質(zhì)量，進(jìn)而減小了 TEM檢測(cè)的誤差。


圖1A 1C為現(xiàn)有TEM檢測(cè)樣片制備時(shí)該樣片的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為現(xiàn)有TEM檢測(cè)樣片制備方案中Polymer掩膜被破壞的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為現(xiàn)有TEM檢測(cè)樣片制備方案中樣片包含額外含碳層的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本發(fā)明實(shí)施例中TEM檢測(cè)樣片制備方法的流程圖； 圖5A 5D為本發(fā)明實(shí)施例TEM檢測(cè)樣片制備時(shí)該樣片的結(jié)構(gòu)示意圖
具體實(shí)施例方式
針對(duì)背景技術(shù)的問題，由于在沉積電子束輔助層12及離子束輔助層13后，
Polymer掩膜10仍然受到破壞，因此本發(fā)明實(shí)施例提出再沉積阻礙層，進(jìn)一步保護(hù)Polymer
掩膜10 ;此外由于在電子束輔助層12沉積過程中，可能在初始TEM檢測(cè)樣片11上Polymer
掩膜10之間額外沉積一含碳層14，因此本發(fā)明實(shí)施例提出需先將上述阻礙層沉積于初始
TEM檢測(cè)樣片11上，然后再沉積電子束輔助層12，以避免含碳層14的負(fù)面影響。 基于上述想法，本發(fā)明實(shí)施例提出如下TEM檢測(cè)樣片制備方法，以提高TEM檢測(cè)樣
片的質(zhì)量。 圖4為本發(fā)明實(shí)施例中TEM檢測(cè)樣片制備方法的流程圖，結(jié)合該圖，該方法包括 步驟1 ，提供初始TEM檢測(cè)樣片； 切割晶圓后獲得該初始TEM檢測(cè)樣片。 步驟2，在該初始TEM檢測(cè)樣片上沉積阻礙層； 該阻礙層的材質(zhì)可以有多種，例如鉑(Pt)、鉑-鈀(Pt-Pd)合金、鈀(Pd)、金(Au)或鉻(Cr)等；該阻礙層常采用物理氣相沉積工藝(PVD)沉積，當(dāng)然如果能實(shí)現(xiàn)該阻礙層的沉積，并滿足樣片制備的常規(guī)要求，采用其他工藝也可； 為對(duì)初始TEM檢測(cè)樣片實(shí)現(xiàn)有效保護(hù)，應(yīng)確保該阻礙層完全覆蓋所述初始TEM檢測(cè)樣片表面，例如初始TEM檢測(cè)樣片的表面可能有凸起，則在凸起之間的凹陷處也應(yīng)沉積有足夠的阻礙層。 該阻礙層的厚度根據(jù)初始TEM檢測(cè)樣片的材質(zhì)等推斷出來，也可以通過沉積初始厚度的阻礙層，然后再判斷最終制備出的TEM檢測(cè)樣片是否符合要求，對(duì)初始厚度進(jìn)行調(diào)整，最終獲得合理的阻礙層厚度。 步驟3，在阻礙層上沉積電子束輔助層；以及 步驟4，在電子束輔助層上沉積離子束輔助層。 其中步驟3和步驟4的具體實(shí)施可以參照現(xiàn)有沉積過程。 在完成步驟4后，后續(xù)還有離子束切削等工藝，由于后續(xù)工藝與本發(fā)明的實(shí)質(zhì)無關(guān)，因此不再詳述。
基于上述步驟的制備方案，由于在沉積電子束輔助層前還沉積有阻礙層，因此能夠進(jìn)一步保護(hù)TEM檢測(cè)樣片，防止其在制備過程中受到高熱作用及電子束、離子束等物理作用變形、破壞或沉積額外含碳層的問題，提高了制備出的TEM檢測(cè)樣片的質(zhì)量，進(jìn)而減少了 TEM檢測(cè)的誤差。 下面將參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述，其中表示了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，應(yīng)該理解本領(lǐng)域技術(shù)人員可以修改在此描述的本發(fā)明而仍然實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的有利效果。因
此，下列描述應(yīng)當(dāng)被理解為對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員的廣泛知道，而并不作為對(duì)本發(fā)明的限制。
為了清楚，不描述實(shí)際實(shí)施例的全部特征。在下列描述中，不詳細(xì)描述公知的功能和結(jié)構(gòu)，因?yàn)樗鼈儠?huì)使本發(fā)明由于不必要的細(xì)節(jié)而混亂。應(yīng)當(dāng)認(rèn)為在任何實(shí)際實(shí)施例的開發(fā)中，必須做出大量實(shí)施細(xì)節(jié)以實(shí)現(xiàn)開發(fā)者的特定目標(biāo)，例如按照有關(guān)系統(tǒng)或有關(guān)商業(yè)的限制，由一個(gè)實(shí)施例改變?yōu)榱硪粋€(gè)實(shí)施例。另外，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為這種開發(fā)工作可能是復(fù)雜和耗費(fèi)時(shí)間的，但是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說僅僅是常規(guī)工作。 在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本發(fā)明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡(jiǎn)化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實(shí)施例的目的。
實(shí)施例 以制作背景技術(shù)的TEM檢測(cè)樣片為例，本實(shí)施例的制備過程包括 參照?qǐng)D5A，提供初始TEM檢測(cè)樣片51 ，該初始TEM檢測(cè)樣片51包含Polymer掩膜
50 ;切割晶圓后獲得初始TEM檢測(cè)樣片51。。 參照?qǐng)D5B，在初始TEM檢測(cè)樣片51上沉積阻礙層52 ; 本實(shí)施例中，采用PVD工藝沉積厚度大于20納米的Pt層作為阻礙層52，其具體工藝條件包括直流電壓為0. 4千伏，真空壓強(qiáng)為6帕斯卡以及樣片距離為30毫米，所述樣片距離代表初始TEM檢測(cè)樣片51至Pt靶材的距離，該P(yáng)t靶材用以濺射出Pt粒子至初始TEM檢測(cè)樣片51上形成阻礙層52?；谏鲜龉に嚄l件，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵤┰摮练e過程。
參照?qǐng)D5C，于阻礙層52上沉積電子束輔助層53 ;
參照?qǐng)D5D，于電子束輔助層53上沉積離子束輔助層54。 其中電子束輔助層53及離子束輔助層54沉積的具體實(shí)施為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員公知技術(shù)。 在完成上述過程后，再通過離子束切削等后續(xù)處理工藝，即可完成本實(shí)施例TEM檢測(cè)樣片的制備。 根據(jù)實(shí)施結(jié)果，與采用現(xiàn)有方案制備的TEM檢測(cè)樣片相比，本實(shí)施例制備的TEM檢測(cè)樣片中的Polymer掩膜50被保護(hù)得很好，沒有變形或破壞，而且在該檢測(cè)樣片中也沒有產(chǎn)生額外含碳層，解決了現(xiàn)有技術(shù)的問題，提高了制備的TEM檢測(cè)樣片的質(zhì)量，進(jìn)而減少了TEM檢測(cè)的誤差。 顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
一種透射電子顯微鏡檢測(cè)樣片的制備方法，其特征在于，包括提供初始透射電子顯微鏡檢測(cè)樣片；在該初始透射電子顯微鏡檢測(cè)樣片上沉積阻礙層；在阻礙層上沉積電子束輔助層；以及在電子束輔助層上沉積離子束輔助層。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述阻礙層的材質(zhì)為鉑、鉑_鈀合金、鈀、金或鉻。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述阻礙層完全覆蓋所述初始透射電子顯微鏡檢測(cè)樣片表面。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，采用物理氣相沉積工藝沉積所述阻礙層。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括根據(jù)初始透射電子顯微鏡檢測(cè)樣片的材質(zhì)獲得阻礙層厚度的步驟。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括獲得阻礙層厚度的步驟，該步驟具體包括根據(jù)初始厚度沉積阻礙層；判斷沉積該厚度阻礙層后制備得到的透射電子顯微鏡檢測(cè)樣片是否符合預(yù)定要求；以及在符合時(shí)，將該初始厚度確定為阻礙層厚度；否則，調(diào)整所述初始厚度直至制備到的透射電子顯微鏡檢測(cè)樣片符合預(yù)定要求。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述初始透射電子顯微鏡檢測(cè)樣片為聚合物掩膜。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，沉積的阻礙層厚度大于20納米。
9. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述阻礙層材質(zhì)為鉑，并采用物理氣相沉積工藝沉積所述阻礙層；以及該沉積工藝的具體工藝條件包括直流電壓為0. 4千伏；真空壓強(qiáng)為6帕斯卡；且樣片距離為30毫米。
全文摘要
本發(fā)明提供TEM檢測(cè)樣片的制備方法，以提高TEM檢測(cè)樣片的質(zhì)量，進(jìn)而減小TEM檢測(cè)的誤差。該方法包括提供初始透射電子顯微鏡檢測(cè)樣片；在該透射電子顯微鏡檢測(cè)樣片上沉積阻礙層；在阻礙層上沉積電子束輔助層；以及在電子束輔助層上沉積離子束輔助層。
文檔編號(hào)G01N1/28GK101776543SQ20091004524
公開日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2009年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月13日
發(fā)明者于會(huì)生, 李明, 胡建強(qiáng), 芮志賢, 趙燕麗 申請(qǐng)人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司