泰思肯案例展示 | 大體積工作流程中的激光刻蝕與PFIB

在微納米世界里，每一寸材料的精準(zhǔn)去除都至關(guān)重要。激光集成到FIB室與傳統(tǒng)的獨(dú)立激光刻蝕和PFIB協(xié)同處理，究竟哪種技術(shù)能更高效地解鎖材料分析的新維度？泰思肯TESCAN提供一種新方法，通過獨(dú)立的激光刻蝕和PFIB系統(tǒng)進(jìn)行并行處理，同時(shí)處理多個(gè)樣品，提高了工作效率。下面通過案例來展示這種技術(shù)組合如何節(jié)省大量時(shí)間（從70%到95%以上），并且提供了高質(zhì)量的樣品橫截面。

圖1至圖5顯示了使用激光刻蝕和PFIB來曝光電路元件以進(jìn)行成像和分析的示例。每個(gè)示例都包括每次操作所花費(fèi)的時(shí)間以及相對(duì)于單獨(dú)使用PFIB制備樣品所節(jié)省的總時(shí)間。

圖1：先進(jìn)芯片集成

中間的圖像顯示了一個(gè)超大的橫截面，寬幾百微米，深幾百微米，穿過集成電路和連接到插入器的焊錫球和觸點(diǎn)。左邊和右邊的圖像顯示了該截面的細(xì)節(jié)，左邊是IC的放大倍數(shù)更高的圖像，右邊是錫球和接觸墊之間的空隙。橫切過程在激光刻蝕儀器中耗時(shí)10分鐘，在PFIB中耗時(shí)90分鐘，與單獨(dú)使用PFIB相比節(jié)省了70%的時(shí)間。

圖2：錐度校正

（右）顯示了在高帶寬存儲(chǔ)器（HBM）器件中硅穿孔（TSV）堆棧的數(shù)百微米深和寬的橫截面，它說明了系統(tǒng)切割貫通每個(gè)TSV中心的精確垂直橫截面的能力。在激光刻蝕過程中傾斜樣品以補(bǔ)償錐角對(duì)于減少最終PFIB銑削操作要去除的材料量至關(guān)重要，從而減少橫截面所需的總時(shí)間。橫截面在激光刻蝕儀器中耗時(shí)10分鐘，在PFIB中耗時(shí)120分鐘，與單獨(dú)的PFIB相比，節(jié)省了80%的時(shí)間。

圖3：FIB斷層成像的激光刻蝕準(zhǔn)備

雙束電鏡FIB的斷層成像通過FIB逐層切片的方式，從捕獲的一系列圖像中重建了樣本體積的3D模型。準(zhǔn)備工作首先使用激光刻蝕從一個(gè)立方體/矩形體的三面去除材料，如“俯視圖”（左）所示。在此視圖中，最終將與FIB連續(xù)剖切的面位于立方體形狀的底部。在“正視圖”（中間）中，樣品已旋轉(zhuǎn)90°以顯示橫截面。插圖（右）放大了橫截面的一個(gè)區(qū)域以顯示其切削質(zhì)量。使用激光燒蝕制備樣品需要10分鐘，與PFIB 相比節(jié)省了70%的時(shí)間。

圖4:有機(jī)發(fā)光二極管面板

手機(jī)和其他移動(dòng)設(shè)備的顯示器含有關(guān)鍵的微結(jié)構(gòu)，在樣品制備過程中容易被機(jī)械應(yīng)力損壞。這種精致的樣品需要一種特殊的處理方法:在PFIB進(jìn)行最后切削和拋光之前，在邊緣的一個(gè)幾毫米長(zhǎng)的區(qū)域被有意地用激光削尖。左上方的第3張圖像顯示了激光刻蝕切口。下圖顯示了經(jīng)過PFIB切削和拋光后長(zhǎng)約0.5mm截面(PFIB可以切割和拋光長(zhǎng)達(dá)1mm的截面)。最右邊的頂部圖像顯示了最終橫截面的更高倍放大圖。橫切面在激光刻蝕中花費(fèi)了74分鐘，在PFIB中花費(fèi)了165分鐘，與單獨(dú)PFIB相比節(jié)省了95%的時(shí)間。

圖5：微機(jī)電系統(tǒng)

MEMS設(shè)備對(duì)樣品制備過程中的機(jī)械損傷特別敏感。在這個(gè)例子中，激光刻蝕被用來打開一個(gè)窗口，進(jìn)入封裝的 MEMS 設(shè)備進(jìn)行檢查和分析。

節(jié)省的時(shí)間從70%到95%以上

激光刻蝕功能嵌入FIB系統(tǒng)的系統(tǒng)本質(zhì)上是低效的，因?yàn)橐淮沃荒苁褂靡环N功能。該技術(shù)的最新迭代在獨(dú)立的激光刻蝕和PFIB中實(shí)現(xiàn)并行處理，通過允許同時(shí)在兩種工具中進(jìn)行處理來提高通量和產(chǎn)率。這些工具通過相關(guān)的圖像對(duì)齊程序和CAD疊加導(dǎo)航進(jìn)行集成。在并行配置中，單個(gè)激光刻蝕系統(tǒng)可以供給多個(gè)FIB和其它FA工具。這種方法具有消除污染FIB系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)的優(yōu)勢(shì)，其中污染物會(huì)干擾成像和分析或損壞系統(tǒng)。我們展示了幾個(gè)大的、高質(zhì)量的橫截面示例，并計(jì)算出與單獨(dú)使用PFIB制備相比節(jié)省的時(shí)間，所示示例中節(jié)省的時(shí)間從70%到95%以上。

如果您對(duì)泰思肯的雙束電鏡技術(shù)及其在大體積工作流程中的應(yīng)用感興趣，歡迎訪問：https://zh.info.tescan.com/semicon/products/large-volume-workflow，以獲取更多信息和支持。

以上此數(shù)據(jù)為2021年TESCAN FIB 第三代產(chǎn)品數(shù)據(jù)，2024年TESCAN發(fā)布第四代產(chǎn)品，精度更高，速度更快，效率更高，訪問官網(wǎng)https://zh.info.tescan.com/semicon，了解最新產(chǎn)品信息。