Page 43 - 理化检验-物理分册2023年第十期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202310006

同时制备多个透射电镜截面试样的离子减薄方法

张 革 1 , 2 , 崔 云 1 , 2 , 赵娇玲 1 , 2 , 王 涛 1 , 2 , 赵元安 1 , 2

( 1. 中国科学院上海光学精密机械研究所 薄膜光学实验室, 上海 201800 ;

2. 中国科学院上海光学精密机械研究所 强激光材料重点实验室, 上海 201800 )
摘 要: 试样制备是透射电镜表征的关键, 而传统的离子减薄方法效率低下, 难以满足大批量的
测试需求。以单晶硅基底上沉积的极紫外多层膜为例, 介绍了一种同时制备多个透射电镜截面试
样的离子减薄方法。结果表明: 该方法不仅缩短了离子减薄的时间, 还缩短了透射电镜装取试样与
抽真空的时间。
关键词: 透射电镜; 薄膜; 离子减薄; 试样制备

中图分类号: TG115.2 ; TB383 文献标志码: A 文章编号: 1001-4012 ( 2023 ) 10-0027-03

Ion thinnin gmethodforsimultaneous p re p arationofmulti p leTEM

cross-sectionsam p les

1 , 2
1 , 2
1 , 2
ZHANGGe , CUIYun , ZHAOJiaolin g 1 , 2 , WANGTao , ZHAOYuan ’ an 1 , 2

( 1.Laborator y ofThinFilmO p tics , Shan g haiInstituteofO p ticsandFineMechanicsChinese

Academ y ofSciences , Shan g hai201800 , China ;

2.Ke yLaborator y ofMaterialsforHi g hPowerLaser , Shan g haiInstituteofO p ticsandFineMechanicsChinese

Academ y ofSciences , Shan g hai201800 , China )

Abstract : Thep re p arationofthesam p lewastheke ytothecharacterizationofthetransmissionelectron

microsco p e , andthetraditionalionthinnin gmethodwasinefficientanddifficulttomeettheneedsoflar g e-scale

testin g .Takin g theextremeultravioletmultila y erfilmde p ositedonasin g lecr y stalsiliconsubstrateasanexam p le ,

anionthinnin gmethodfor p re p arin gmulti p letransmissionelectronmicrosco p ecross-sectionsam p lesatthesame

timewasintroduced.Theresultsshowthatthismethodnotonl yshortenedthetimeofionthinnin g , butalso

shortenedthetimeoftransmissionelectronmicrosco p eloadin g andvacuumin g .

Ke y words : transmissionelectronmicrosco py ; thinfilm ; ionthinnin g ; sam p le p re p aration
极紫外光刻技术( EUVL ) 采用的晶圆扫描仪的效 料形貌、 结构、 界面缺陷和元素扩散等信息 [ 3-6 ] 。
率由多层膜反射镜的反射率决定 。反射率与多层膜 试样制备是 TEM 表征的关键, 试样必须足够
[ 1 ]
界面的粗糙度、 纳米晶的形成、 界面混合和中间夹层的 薄( 100nm 以下) 才能被电子束穿透。从截面方向

形成 [ 2-3 ] 等因素有关。最常用的 Mo / Si 多层膜的周期 观察薄膜材料, 才能获得厚度和界面等信息, 因此需
厚度约为7nm , Si 层厚度为2~3nm , 厚度误差会引 要制备 TEM 截面试样, 制备过程非常复杂 [ 7 ] 。聚

起反射率的降低。对于这种原子尺度的研究, 透射电 焦离子束( FIB ) 被广泛应用于 TEM 截面试样
[ 8-10 ]
镜( TEM ) 是必不可少的分析工具, 可以直观地得到材 的制备, 其可以准确定位减薄试样, 效率较高, 但设
备成本较高。离子减薄技术可以减薄几乎所有的无
收稿日期: 2022-10-09 机材料, 且操作简单。缺点是前期预减薄过程繁琐、
基金项目: 国家自然科学基金中物院联合基金( U1930119 ); 中 [ 11-14 ]
耗时长, 虽然已经有许多改进的方法 , 但这些
国科学院青年创新促进会人才项目( 2020253 ); 上海市科技计划项目
方法研究的一次离子减薄只能制备一个试样, 效率
( 21DZ1100400 )
作者简介: 张 革( 1994- ), 男, 硕士, 工程师, 主要从事 TEM 测 相对较低。因此, 改进离子减薄制样方法具有重要

的研究意义。笔者详细介绍了一种通过一次离子减
试表征工作, zhan gg e1@siom.ac.cn
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