[发明专利]用于背面平面视图薄片制备的方法和系统

说明书

用于背面平面视图薄片制备的方法和系统。平面视图薄片的背面由从工件中提取的样品制备。所述样品包括多个器件层和衬底层。在去除覆盖末级器件层的所述衬底层的至少一部分以获得样品表面之后，利用电子束交替扫描与所述样品表面相关的感兴趣区域（ROI）并自发蚀刻所述感兴趣区域，直到所述ROI内的所述末级器件层暴露为止。在所述末级器件层暴露以获得所述平面视图薄片的所述背面之后，可从所述样品背面去除一个或多个器件层。

技术领域

本发明总体上涉及用于制备薄片的方法和系统，更具体地，涉及处理平面视图薄片的背面。

背景技术

透射电子显微镜（TEM）要求试样足够薄，使得通过试样透射的电子可用来形成图像。制备TEM样品的一种方法是通过使用聚焦离子束（FIB）铣削工件来提取样品。然后将提取的样品从正面和背面减薄，以形成薄TEM样品，即薄片。为了对微电子器件，如具有3D-NAND结构的微电子器件执行故障分析，可准备平面视图薄片。平面视图薄片具有平行于器件层延伸的正面和背面表面，并且可用来观察3D-NAND结构的特定层。

Franco等人在US 2018/0350558A1中公开了一种制备平面视图薄片的方法。其中，在具有或没有蚀刻辅助气体存在的情况下，使用FIB对提起样品的背面进行减薄。然而，申请人认识到，为了确保薄片背面平行于器件层，在利用FIB减薄之前形成的样品背面表面必须平行于器件层。确保样品背面表面平行于器件层的一种方法是使用如XeF₂的蚀刻气体自发蚀刻样品背面。XeF₂可在保留器件层的同时选择性地蚀刻硅衬底。然而，申请人认识到，当制备具有3D-NAND结构的样品时，XeF₂可能会过度腐蚀器件层中的多晶硅。结果，蚀刻的表面可能是不平整的。此外，在蚀刻过程期间，与衬底层相邻的器件层可能被损坏。

发明内容

在一个实施例中，用于使用带电粒子束处理包括至少衬底层和器件层的样品的方法包含：去除衬底层的至少一部分以获得样品表面；利用电子束扫描与样品表面相关的感兴趣区域（ROI）；使第一气体流向ROI以自发蚀刻经扫描的ROI；以及响应于器件层未暴露在ROI中而利用电子束扫描经蚀刻的ROI。以这种方式，可由处理后的样品形成具有平坦背面表面的平面视图薄片。

应理解，提供以上概述是为了以简化的形式介绍在详细描述中进一步描述的一些概念。其并不意味着标识所要求保护的主题的关键或必要特征，其范围由详细描述之后的权利要求进行唯一地定义。此外，所要求的主题并不限于解决上文或本公开的任何部分中指出的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1示出了根据本发明的一些实施例的双束系统。

图2示出了用于形成薄片的方法。

图3A示出了具有多个器件层的工件。

图3B示出了从工件中提取的样品。

图3C示出了提取的样品。

图4示出了3D-NAND结构的器件层的一部分。

图5是用于处理从工件中提取的样品的背面的流程图。

图6是具有暴露的末级器件层的样品背面的图像。

图7示出了在减层过程期间接收到的信号。

贯穿图式的若干视图，相同的附图标记指代对应部分。

具体实施方式

以下描述涉及用于制备在透射电子显微镜（TEM）中成像的平面视图薄片的背面的系统和方法。所述准备可在图1所示的双束系统中执行。双束系统具有用于形成离子束的第一柱和用于形成电子束的第二柱。