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一种样品 研磨辅助装置

阅读：1030发布：2020-10-26

专利汇可以提供一种样品研磨辅助装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型提供一种样品研磨辅助装置，包括：衬底、依次叠加形成于所述衬底上表面的若干层薄膜；及用于容置研磨样品的通槽，所述通槽贯穿所述衬底及所有所述薄膜。该辅助装置适用于28 nm及以下先进制程的产品失效分析，将要研磨的样品粘贴在通槽中，使得样品表面与辅助装置表面在同一水平面上，在研磨过程中，通过光学显微镜观察辅助装置上的图案就可以准确地判断研磨到了哪一层，大大节约了反复去电子显微镜确认的时间，也避免了电子显微镜反复照射对样品造成的伤害。同时，由于样品放置在辅助装置的中央，通过观察辅助装置前后左右四个方向所在的层就可以判断研磨的平整性，从而及时调整研磨的力度，保证样品大范围的平整性。，下面是一种样品研磨辅助装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种样品研磨辅助装置，其特征在于，所述样品研磨辅助装置包括：
衬底；
若干层薄膜，依次叠加形成于所述衬底上表面；
用于容置研磨样品的通槽，所述通槽贯穿所述衬底及所有所述薄膜。
2.根据权利要求1所述的样品研磨辅助装置，其特征在于：所述衬底为正方形。
3.根据权利要求2所述的样品研磨辅助装置，其特征在于：所述衬底的边长为0.5～
2cm。
4.根据权利要求2所述的样品研磨辅助装置，其特征在于：所述通槽为正方形，且位于所述衬底及薄膜中央。
5.根据权利要求4所述的样品研磨辅助装置，其特征在于：所述通槽的边长为所述衬底边长的1/3～2/3。
6.根据权利要求4所述的样品研磨辅助装置，其特征在于：所述通槽的边长为所述衬底边长的1/2。
7.根据权利要求1所述的样品研磨辅助装置，其特征在于：每一层薄膜的厚度相同。
8.根据权利要求7所述的样品研磨辅助装置，其特征在于：所述薄膜的厚度为100nm。
9.根据权利要求1所述的样品研磨辅助装置，其特征在于：所述薄膜的层数大于或等于100。
10.根据权利要求1所述的样品研磨辅助装置，其特征在于：每一层薄膜中的图形均不同。
11.根据权利要求10所述的样品研磨辅助装置，其特征在于：所述图形包括阿拉伯数字、英文大写字母及英文小些字母中的至少一种。
12.根据权利要求10所述的样品研磨辅助装置，其特征在于：所述薄膜的材质为二氧化硅，所述图形的材质为铜。

说明书全文

一种样品研磨辅助装置

技术领域

[0001] 本实用新型属于半导体制造领域，涉及一种样品研磨辅助装置。

背景技术

[0002] 芯片进行失效分析时，非常重要的方法就是对样品的表面做逐层的手动研磨和电镜观察，找到失效的层次和根本原因。对于28nm以下的样品做逐层的手动研磨时会遇到很大的困难，成功率较低，主要原因是28nm以下制程的样品inter-metal(内层金属)和inter-via(内层通孔)的厚度太薄(50nm±30nm)，而金属线的层数比较多(很多产品≥10层)。这样手动研磨并准确停在一层(比如M3)就变得很困难：一是由于每层都很薄，所以很容易磨过，需要反复去电子显微镜下确认，而反复的电子束扫描会对样品带来伤害(光学显微镜无法分辨先进制程样品的金属线图形)；二是很小的面积内梯度很大，有的位置在M3，有的位置在M2，甚至M1。

[0003] 目前有以下两种方法解决以下问题：

[0004] 1.直接手动研磨样品：将样品手动研磨，容易磨过并且梯度大，需要电镜下反复确认Layer(层)；

[0005] 2.待分析位置的面积较小(20um×20um以下)时，如图1及图2所示，分别显示为原始样品和FIB处理过的样品的示意图，以待分析的位置1为中心，用聚焦粒子束显微镜(FIB)将其周围蚀刻出一圈沟槽2，并在其中填满金属(如W或者Pt)，然后再进行研磨，在金属的包围下，待分析位置研磨速率会比较缓慢和平整。但是这种方法非常耗时，费用高，如果待分析位置面积在30um×30um以上时，不容易操作。

[0006] 因此，提供一种样品研磨辅助装置以满足精细结构样品，特别是28nm及以下产品的失效分析，成为本领域技术人员亟待解决的一个技术问题。实用新型内容

[0007] 鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种样品研磨辅助装置，用于解决现有技术中对于精细结构产品的失效分析，样品制备时无法准确研磨到需要的层次并保证大范围平整性，且样品经电子显微镜反复照射容易损坏的问题。

[0008] 为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种样品研磨辅助装置，所述样品研磨辅助装置包括：

[0009] 衬底；

[0010] 若干层薄膜，依次叠加形成于所述衬底上表面；

[0011] 用于容置研磨样品的通槽，所述通槽贯穿所述衬底及所有所述薄膜。

[0012] 可选地，所述衬底为正方形。

[0013] 可选地，所述衬底的边长为0.5～2cm。

[0014] 可选地，所述通槽为正方形，且位于所述衬底及薄膜中央。

[0015] 可选地，所述通槽的边长为所述衬底边长的1/3～2/3。

[0016] 可选地，所述通槽的边长为所述衬底边长的1/2。

[0017] 可选地，每一层薄膜的厚度相同。

[0018] 可选地，所述薄膜的厚度为100nm。

[0019] 可选地，所述薄膜的层数大于或等于100。

[0020] 可选地，每一层薄膜中的图形均不同。

[0021] 可选地，所述图形包括阿拉伯数字、英文大写字母及英文小些字母中的至少一种。

[0022] 可选地，所述薄膜的材质为二氧化硅，所述图形的材质为铜。

[0023] 如上所述，本实用新型的样品研磨辅助装置，具有以下有益效果：本实用新型的样品研磨辅助装置适用于28nm及以下先进制程的产品失效分析，将要研磨的样品制备得比辅助装置中央通槽稍小一点，并将样品粘贴在通槽中，使得样品表面与辅助装置表面在同一水平面上，在研磨过程中，通过光学显微镜观察辅助装置上的图案就可以准确地判断研磨到了哪一层，大大节约了反复去电子显微镜确认的时间，也避免了电子显微镜反复照射对样品造成的伤害。同时，由于样品放置在辅助装置的中央，通过观察辅助装置前后左右四个方向所在的层就可以判断研磨的平整性，从而及时调整研磨的力度，保证样品大范围的平整性。附图说明

[0024] 图1显示为现有技术中原始样品的示意图。

[0025] 图2显示为现有技术中FIB处理过的样品的示意图。

[0026] 图3显示为本实用新型的样品研磨辅助装置的立体图。

[0027] 图4显示为本实用新型的样品研磨辅助装置的剖面图。

[0028] 图5显示为将研磨样品放入本实用新型的样品研磨辅助装置的分解示意图。

[0029] 图6显示为将研磨样品放入本实用新型的样品研磨辅助装置中的剖面图。

[0030] 图7显示为研磨到第六层薄膜时的示意图。

[0031] 图8显示为研磨面不平整时的示意图。

[0032] 图9显示为研磨面平整时的示意图。

[0033] 元件标号说明

[0034] 1 待分析位置

[0035] 2 沟槽

[0036] 3 衬底

[0037] 4，4001～4100 薄膜

[0038] 5 通槽

[0039] 6 研磨样品

[0040] 7 热熔胶

[0041] 8 第一金属层

[0042] 9 第二金属层

[0043] 10 第三金属层

具体实施方式

[0044] 以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

[0045] 请参阅图3至图9。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

[0046] 本实用新型提供一种样品研磨辅助装置，请参阅图3及图4，分别显示为该辅助装置的立体图及剖视图，所述样品研磨辅助装置包括：

[0047] 衬底3；

[0048] 若干层薄膜4，依次叠加形成于所述衬底3上表面；

[0049] 用于容置研磨样品的通槽5，所述通槽5贯穿所述衬底3及所有所述薄膜4。

[0050] 具体的，所述薄膜4的层数大于或等于100，本实施例中，所述样品研磨辅助装置以包括100层薄膜为例，如图2所示，自上而下依次为薄膜4001、薄膜4002、薄膜4003、薄膜4004、薄膜4005、薄膜4006、薄膜4007、薄膜4008……、薄膜4099及薄膜4100。

[0051] 本实施例中，每一层薄膜的厚度优选为相同，便于根据薄膜层数计算研磨厚度。本实施例中，每一层薄膜的厚度优选为100nm，既匹配于研磨样品每一层的厚度(例如28nm以下制程样品的内层金属和内层通孔的厚度范围约为50nm±30nm)，又类似于刻度，便于直截了当估算出研磨厚度。当然，在其它实施例中，所述薄膜的厚度也可采用其它数值，此处不应过分限制本实用新型的保护范围。

[0052] 具体的，每一层薄膜中的图形均不同，从而在研磨过程中，通过光学显微镜观察辅助装置上的图案就可以准确地判断研磨到了哪一层，大大节约了反复去电子显微镜确认的时间，也避免了电子显微镜反复照射对样品造成的伤害。

[0053] 所述图形包括但不限于阿拉伯数字(1、2、3、4、……)、英文大写字母(A、B、C、D、……)及英文小些字母(a、b、c、d、……)等。作为示例，所述薄膜的材质为二氧化硅，所述图形的材质为铜。所述图形可通过光刻、显影、刻蚀、沉积金属、化学机械抛光等常规半导体工艺得到。

[0054] 作为示例，所述衬底3为正方形，所述衬底3的边长范围为0.5～2cm。本实施例中，所述衬底的边长优选为1cm。当然在其它实施例中，所述衬底也可以为其它形状，如五边形、六边形等，只要便于固定即可，此处不应过分限制本实用新型的保护范围。

[0055] 本实施例中，与所述衬底3的形状相匹配，所述通槽5亦为正方形，且所述通槽5的四条边分别与所述衬底的四条边平行。所述通槽5优选为位于所述衬底3及薄膜4中央，这样对称的分布有利于研磨样品时的均匀性。

[0056] 具体的，所述通槽5的边长为所述衬底3边长的1/3～2/3，本实施例中，所述通槽5的边长优选为为所述衬底3边长的1/2，即5mm。

[0057] 本实用新型的样品研磨辅助装置的使用方法如下：

[0058] 首先，将研磨样品6制备得比所述通槽5稍小一点，然后将所述研磨样品6粘贴在所述通槽5中，使研磨样品6的表面与样品研磨辅助装置的表面在同一水平面上。

[0059] 请参阅图5显示为将研磨样品6放入样品研磨辅助装置的分解示意图。请参阅图6，显示为将研磨样品放入样品研磨辅助装置中的剖面图，其中，研磨样品通过热熔胶7固定于所述辅助装置。

[0060] 具体的，将所述辅助装置及所述研磨样品倒扣在一绝对平面(如玻片等)上，以保证所述辅助装置的上表面与所述研磨样品的上表面在同一水平面上，然后在所述研磨样品6及所述辅助装置背面涂上热熔胶7，并冷却使得所述热熔胶7固化，从而将所述研磨样品通过热熔胶7粘贴固定于所述辅助装置。

[0061] 接着，将粘贴好研磨样品的辅助装置翻转过来并固定于研磨台上，即可开始研磨。

[0062] 由于所述辅助装置上每一个图形对应的薄膜厚度是已知的，所以在研磨样品的时候就可以根据所述通槽5周围的薄膜图形精确计算出磨下去多少，从而推断出所述辅助装置中间的研磨样品磨到了哪一层，大大节约了反复去电子显微镜确认的时间，也避免了电子显微镜反复照射对样品造成的伤害。

[0063] 所述研磨样品6的内部结构根据要进行失效分析的芯片类型及位置各有不同，作为示例，如图6所示，所述研磨样品中包括第一金属层8、第二金属层9及第三金属层10。如图7所示，当在光学显微镜(OM)下观察所述辅助装置处理到第六层薄膜4006时，由于已知所要分析样品的每一层的厚度，这时就能知道样品已经处理到了第二金属层9的上面，通孔的底部。

[0064] 进一步的，由于研磨样品放在了所述辅助装置的中间，通过观察辅助装置前后左右四个方向所在的薄膜层就可以判断研磨的平整性，如果不平整就可以调整研磨的力度使辅助装置前后左右都在同一层薄膜，这样中间的研磨样品就能保证大范围的平整性，这对28nm及以下制程样品的制备有非常大的帮助。

[0065] 请参阅图8，显示为研磨面不平整时的示意图，其中，部分区域研磨至第四层薄膜4004，部分区域研磨至第六层薄膜4006。请参阅图9，显示为调整研磨力度得得研磨面平整的示意图，其中，辅助装置前后左右均研磨至第六层薄膜4006。

[0066] 以上，通过本实用新型的样品研磨辅助装置的帮助，可以准确地知道研磨下去的厚度，从而及时停在需要观察的层次，同时可以保证大范围的平整性，提高28nm及以下制程失效分析的样品的制备效率。

[0067] 综上所述，本实用新型的样品研磨辅助装置适用于28nm及以下先进制程的产品失效分析，将要研磨的样品制备得比辅助装置中央通槽稍小一点，并将样品粘贴在通槽中，使得样品表面与辅助装置表面在同一水平面上，在研磨过程中，通过光学显微镜观察辅助装置上的图案就可以准确地判断研磨到了哪一层，大大节约了反复去电子显微镜确认的时间，也避免了电子显微镜反复照射对样品造成的伤害。同时，由于样品放置在辅助装置的中央，通过观察辅助装置前后左右四个方向所在的层就可以判断研磨的平整性，从而及时调整研磨的力度，保证样品大范围的平整性。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

[0068] 上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

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