微量取樣技術利用聚焦離子束(FIB)和精密探針，可以從半導體晶片中提取包含有待分析區(qū)域的微米級樣品。提取的微量樣品再利用聚焦離子束減薄，以便利用透射電鏡進行高分辨率觀察和高精度分析。在1999年，日立集團就已經(jīng)成為全球微量取樣系統(tǒng)市場的領先企業(yè)，如今，日立的微量取樣系統(tǒng)廣泛應用于半導體器件的過程評估和失效分析，以及用于尖端材料的分析。
微量取樣技術包括聚焦離子束加工過程：(1)表面防護、(2)周邊銑削、(3)底部截槽，以及精密探針加工過程：(4)固定探針、(5)微橋切割、(6)提取微量樣品、(7)將微量樣品固定到透射電鏡樣品模具、(8)探針切割。過程(1)至(3)已經(jīng)實現(xiàn)了自動化操作，而過程(4)-(8)則需要有經(jīng)驗的操作人員進行手工操作，確保在三個維度的高精度位置控制。
圖1.微量取樣系統(tǒng)工作流程圖(除了(1)-(3)的聚焦離子束加工，新型微量取樣系統(tǒng)實現(xiàn)了過程(4)-(8)精密探針加工過程的自動化操作)
在新推出的微量取樣系統(tǒng)當中，日立高新采用了accumulated beam技術、圖像處理和匹配技術來實現(xiàn)自動識別探針，這是長期以來困擾(4)-(8)精密探針加工過程實現(xiàn)自動化的一個重要問題。這個改進實現(xiàn)了精密探針加工過程的自動化，無需專門的操作技能即可輕松獲取透射電鏡分析所需的微量樣品。
通過設置多個加工位點、以及提取微量樣品的固定位點，新型微量取樣系統(tǒng)可實現(xiàn)無人值守的連續(xù)運行。這個新的變化增大了高通量分析的加工容量，提高了半導體器件的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)量。
日立高新還計劃將自動化微量取樣系統(tǒng)應用于聚焦離子束掃描電鏡(FIB-SEM)。
備注：精密探針是指一個利用微動機制在亞微米精度操縱磨尖的鎢針運行的系統(tǒng)。
編譯：秦麗娟
