相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求享有于2014年6月25日提交的、序列號(hào)為62/016,650的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)的公開(kāi)內(nèi)容以全文引用的方式并入本文中。

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，并且更具體而言，經(jīng)由晶圓級(jí)工藝監(jiān)測(cè)的納米探測(cè)來(lái)實(shí)現(xiàn)電氣測(cè)量以完成在線監(jiān)測(cè)、缺陷復(fù)檢以及工藝控制。

背景技術(shù)：

工藝工程師試圖獲得與他們構(gòu)建的器件和電路有關(guān)的盡可能多的信息。器件信息可以分為兩組：物理特性和電氣特性。電氣特性給出了所制造器件的最終性能，如果這些符合設(shè)計(jì)，則實(shí)際上不需要其他的來(lái)進(jìn)行工藝監(jiān)測(cè)和控制。當(dāng)然，如果工藝從未隨著時(shí)間而中斷或偏移，則電氣特性就足夠了。然而，當(dāng)工藝中斷或偏移并且工廠產(chǎn)量下降時(shí)，工藝工程師需要執(zhí)行故障分析(fa)以研究故障并找出哪個(gè)工藝失敗。在這一點(diǎn)上，物理特性(例如，臨界尺寸(cd)、膜厚度和均勻性、化學(xué)成分、界面等)的獲知突然變得重要。工藝工程師需要研究工藝在哪個(gè)具體步驟失敗。常常使用對(duì)器件的物理建模，以便理解電氣屬性對(duì)器件的物理參數(shù)和工藝公差的依賴性。這個(gè)經(jīng)典的方案很多年來(lái)工作得很好。然而，最近這個(gè)方案開(kāi)始失效，并且由于增加的制造復(fù)雜性，預(yù)計(jì)該方案的失效率將增加。

在當(dāng)前和未來(lái)的芯片中，內(nèi)部器件與原子尺寸變得相當(dāng)。這意味著表面和接口對(duì)器件性能會(huì)產(chǎn)生顯著的影響。大型材料模型并未很好地描述器件電氣性能對(duì)尺寸、材料成分(例如，摻雜、si氮氧化物、hf氧化物等)和物理特性的依賴性。此外，尺寸計(jì)量和物理表征的精度也降低。因此，產(chǎn)量和工藝工程師在他們可用的物理和尺寸信息越來(lái)越少的情況下，面臨著找到故障根本原因的新挑戰(zhàn)。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，工程師必須使用越來(lái)越多的器件本身的電氣特性。不幸的是，電氣數(shù)據(jù)僅在形成至少一個(gè)互連級(jí)時(shí)才可用。在大多數(shù)情況下，電路的關(guān)鍵元件僅可以在構(gòu)建了若干層互連件之后才可以被測(cè)試。這花費(fèi)時(shí)間和資源，并且常常導(dǎo)致許多昂貴的晶圓廢棄。

當(dāng)前，沒(méi)有前端在線工藝監(jiān)測(cè)是電氣的。實(shí)際上所有的電氣測(cè)量都至少是在第一金屬完全被制造之后(即，在后端制造期間)進(jìn)行的。這在工藝中太晚了，因?yàn)榈侥莻€(gè)階段已經(jīng)完成了制造芯片的功能器件(例如，晶體管、存儲(chǔ)器單元等，通常被稱為前端)所需的所有過(guò)程。如果在前端制造步驟期間出現(xiàn)了問(wèn)題并且在該時(shí)間段內(nèi)未檢測(cè)出問(wèn)題，則會(huì)廢棄許多晶圓。問(wèn)題發(fā)現(xiàn)的越早，預(yù)期的損失就越少。當(dāng)前的前端監(jiān)測(cè)工具常常找出不會(huì)影響電氣性能的缺陷并且在其它情況錯(cuò)過(guò)不會(huì)影響性能的缺陷。完全“殺死”器件的缺陷被稱為“殺手缺陷”。作為規(guī)則，它們僅在ic被完全制造和電測(cè)試之后被發(fā)現(xiàn)。在可以在物理故障分析(pfa)中識(shí)別出“殺手”之前，有缺陷的ic經(jīng)歷故障隔離和納米探測(cè)。如果在工藝流程中早期進(jìn)行電測(cè)量，那么這些“殺手”中的許多和性能缺陷將被提早發(fā)現(xiàn)。因此，電納米探測(cè)的對(duì)稱傳導(dǎo)和在流程中的早期進(jìn)行能夠早期地捕獲(新的)“殺手”缺陷并防止晶圓廢棄。

在實(shí)踐中，專門使用經(jīng)設(shè)計(jì)的測(cè)試結(jié)構(gòu)來(lái)執(zhí)行電測(cè)試，其中幾乎所有的電測(cè)試結(jié)構(gòu)都位于切割線上因?yàn)閕c基板是非常昂貴的，尤其是在生產(chǎn)芯片方面。然而，在本領(lǐng)域中對(duì)于技術(shù)人員已知的是器件的電特性取決于特定布局(微負(fù)載效應(yīng))并且還跨管芯/芯片變化(宏負(fù)載效應(yīng))。處于切割線上而并不是真實(shí)芯片的測(cè)試結(jié)構(gòu)不會(huì)正確地反應(yīng)芯片內(nèi)真實(shí)器件的電性能。因此，受到微負(fù)載效應(yīng)和宏負(fù)載效應(yīng)對(duì)電特性的影響的電氣性質(zhì)的內(nèi)部芯片分布僅是未知的。

為了對(duì)電路進(jìn)行電氣測(cè)試，探針必須物理地接觸ic內(nèi)的器件的元件。然而，接觸和掃描探針(例如，原子力探針(afp))需要接觸和成像力超過(guò)制造廠“接受的”所謂的“非接觸”力(幾納米牛頓或nn)。針對(duì)在工藝流程的早期甚至通過(guò)流程逐步地電氣表征器件和關(guān)鍵電路的方式，在過(guò)去已經(jīng)提出了各種提議。可能的解決方案的示例可以在美國(guó)專利us5,899,703和us6,399,400中找到。

根據(jù)一種提議，電介質(zhì)的犧牲層沉積在感興趣的層處。新的專門設(shè)計(jì)的圖案(其與芯片的真實(shí)電路不同)用于打開(kāi)感興趣的過(guò)孔(或其它轉(zhuǎn)導(dǎo)元件)?？梢酝ㄟ^(guò)光刻或使用借助于電子束或激光束的直接刻寫來(lái)完成圖案化。在拋光之后進(jìn)行的電介質(zhì)的蝕刻、金屬的沉積形成了用于測(cè)試感興趣的器件和電路的犧牲電路。根據(jù)作者所言，一旦完成測(cè)試，就可以通過(guò)蝕刻和拋光來(lái)去除頂部金屬和電介質(zhì)層并且可以繼續(xù)標(biāo)準(zhǔn)流程。

根據(jù)另一種提議，設(shè)想使用所謂的門陣列ic晶圓制造集成電路(ic)的具體情況。該作者建議停止在互連級(jí)，在該互連級(jí)可以測(cè)試器件和電路的速度。繼而根據(jù)所獲得的關(guān)于它們的器件的速度的數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)晶圓進(jìn)行分類。速度分級(jí)電路位于管芯上或切割線中。在使用互連件的剩余可用層進(jìn)行測(cè)試之后完成了對(duì)門陣列晶圓的定制。該提議的目的在于：在完成制造之前對(duì)“慢速”“中速”、和“快速”的ic進(jìn)行分類。

在示例us5,899,703和us6,399,400兩者中，犧牲層(頂部或底部層)用于完成晶圓和個(gè)體芯片的早期電氣診斷。在這兩種情況下，需要附加的晶圓處理，其包括對(duì)頂部或底部層的昂貴的高分辨率圖案化。對(duì)晶圓的附加處理和去處理(de-processing)增加了誤處理和晶圓廢棄的風(fēng)險(xiǎn)。在這兩種情況下，大型測(cè)試結(jié)構(gòu)(標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試結(jié)構(gòu)具有40個(gè)接觸焊盤，其中的每個(gè)焊盤都具有50×50μm²或更大的尺寸)的安置受到晶圓和芯片基板的高成本的限制。例如，難以想象若干測(cè)試結(jié)構(gòu)跨芯片的安置，例如測(cè)試宏負(fù)載效應(yīng)。另外，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)電氣測(cè)試結(jié)構(gòu)的使用是微負(fù)載效應(yīng)的限制性研究，因?yàn)闇y(cè)試結(jié)構(gòu)具有特定的布局。兩種方法對(duì)于通過(guò)工藝流程試圖進(jìn)行分步實(shí)施而言太復(fù)雜或/和有風(fēng)險(xiǎn)。換言之，可以偶爾使用這些方法并且在大多數(shù)情況下是離線的以解決復(fù)雜的監(jiān)測(cè)問(wèn)題，但難以想象這些方法將按照例程在線使用以用于工藝監(jiān)測(cè)和控制。這只是不切合實(shí)際的。

已經(jīng)開(kāi)發(fā)了能夠?qū)€(gè)體晶體管和關(guān)鍵性電路進(jìn)行電氣測(cè)試的若干納米探針?，F(xiàn)代納米探針能夠?qū)€(gè)體器件(晶體管、二極管等)和單個(gè)芯片的電路進(jìn)行電學(xué)測(cè)試，并且最常用于故障分析。這些工具在單個(gè)芯片上運(yùn)行，而非在晶圓尺寸的樣本上。基于afm的探針還可以用于在后接觸化學(xué)-機(jī)械拋光(cmp)工藝步驟對(duì)芯片進(jìn)行非破壞性在線電氣探測(cè)。不幸的是，對(duì)于晶圓尺寸樣品的在線afp的實(shí)施方式具有若干重要的障礙，一些示例如下所示：

(1)由建立低電阻探針-樣品接觸部所必需的高探測(cè)力引起的樣品和探針損壞：

-微粒產(chǎn)生和晶圓污染，

-ic接觸損壞(污點(diǎn))，

-由損壞的遲鈍探針引起的低afp空間分辨率。

(2)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)工藝流程的晶圓修改和偏離：

-從金屬/電介質(zhì)形貌中顯露接觸位置所需的層間電介質(zhì)蝕刻(不能對(duì)大多數(shù)后cmp樣品使用afm來(lái)找出接觸部)，

-在afp之前需要金屬氧化物去除和清潔工藝步驟(接觸腐蝕是由金屬與cmp漿料或/和大氣氣體反應(yīng)產(chǎn)生的)。

因此，至今還未開(kāi)發(fā)晶圓級(jí)在線納米探測(cè)器件。相反地，現(xiàn)在使用包括離線納米探測(cè)的新方法來(lái)替換傳統(tǒng)的工藝控制方案。這些昂貴的離線納米探測(cè)現(xiàn)在被用于技術(shù)開(kāi)發(fā)、加強(qiáng)并且甚至是制造控制。這一變化影響了技術(shù)開(kāi)發(fā)和制造的成本并且還對(duì)最新技術(shù)所觀察到的產(chǎn)量的系統(tǒng)性降低起作用。

現(xiàn)在沒(méi)有基于sem的在線晶圓級(jí)afm或納米探針是已知的。已知的是用于測(cè)試微芯片的基于sem的離線afm和納米探針的若干形式。carlzeiss的merlinsem可以與afm和光學(xué)顯微鏡組合。詳細(xì)信息可以在carlzeiss的“merlinseries”手冊(cè)中找到。3tb4000系統(tǒng)是nanonicsimagingltd.的組合式afm、fib和sem。該afm使用無(wú)激光音叉力傳感器。sem和afm混合工具的其它示例是attocubesystemsag(www.attocube.com)和nanosurfag(www.nanosurf.com)、kleindieknanotechnikgmbh(www.kleidiek.com)。在例如美國(guó)專利7,285,778、7,319,336、7,675,300和8,536,526中公開(kāi)了用于測(cè)試個(gè)體芯片(dut)的具有納米探針和帶電粒子束設(shè)備的系統(tǒng)。然而，這些系統(tǒng)不能用于測(cè)試晶圓內(nèi)的芯片并且不能在線使用。

kleindieknanotechnikgmbh已經(jīng)設(shè)計(jì)了研究型基于sem和基于fib的離線納米探針。下一級(jí)基于sem的納米探測(cè)由dcgsystems,inc.提供。最新型號(hào)nproberⅱ是一種基于sem的離線自動(dòng)化納米探針，具有12.5×12.5mm²負(fù)載鎖定樣品、8個(gè)低漂移探針和適合于10nm技術(shù)的整體能力。

待解決的問(wèn)題

在上述系統(tǒng)中，納米針附接到樣品臺(tái)或真空室的側(cè)門。這提供了服務(wù)的納米探針的容易獲取，并且實(shí)現(xiàn)了納米探針叉容易到達(dá)樣品上感興趣的區(qū)域。然而，與半導(dǎo)體晶圓相比，在這樣的器件中所使用的樣品是極小的。因此，用于晶圓的在線探測(cè)的這種布置的使用是不可能的。例如，以幾毫米為單位測(cè)量納米探針叉的掃描范圍，例如高達(dá)10mm。在另一方面，晶圓的直徑為200mm、300mm并且很快會(huì)為450mm，即大于納米探針叉的最大范圍的量級(jí)。因此，在樣品臺(tái)或sem真空室的側(cè)門上安裝納米探針將意味著納米探針僅可以測(cè)試晶圓的其它外圍，而不能夠達(dá)到晶圓內(nèi)部的感興趣的區(qū)域。即，對(duì)于將sem與納米探針合并，將樣品尺寸從芯片改變?yōu)榫A創(chuàng)建了必須克服了的許多障礙。

在仍然采用晶圓形式(包括芯片內(nèi)部和芯片間)時(shí)對(duì)關(guān)鍵性器件和電路的電氣特性的監(jiān)測(cè)對(duì)于產(chǎn)量的提高和工藝的維持而言將是極有幫助的。通過(guò)工藝流程結(jié)合sem和晶圓的納米探測(cè)并且?guī)椭冗M(jìn)的工藝過(guò)程(apc)將是極有益的。這種新獲得的信息將顯著減少故障分析(fa)循環(huán)時(shí)間，并且從而減少?gòu)U棄的材料的量和改進(jìn)的產(chǎn)量斜坡(yieldramp)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

包括了本公開(kāi)內(nèi)容的以下發(fā)明內(nèi)容，以便于提供對(duì)本發(fā)明的一些方面和特征的基本理解。本發(fā)明內(nèi)容并非是對(duì)本發(fā)明的廣泛綜述，因此它并非旨在具體指出本發(fā)明的關(guān)鍵或重要要素或描述本發(fā)明的范圍。其唯一目的在于以簡(jiǎn)化形式呈現(xiàn)本發(fā)明的一些概念，作為以下呈現(xiàn)的更詳細(xì)描述的前序。

本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)在于對(duì)工藝控制的轉(zhuǎn)折點(diǎn)作出反應(yīng)并且通過(guò)提供新穎的在線納米探測(cè)方法和儀器向本領(lǐng)域已知的問(wèn)題提供(多個(gè))解決方案。

在線afp方法仍然存在的問(wèn)題包括：

-微粒產(chǎn)生和晶圓污染，

-納米探針叉的受限的范圍，

-納米探針的行進(jìn)和著落速度，

-納米探針的慢速目標(biāo)捕獲，

-ic接觸損壞(污點(diǎn))，

-由損壞的遲鈍探針引起的低afp空間分辨率，

-根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)工藝流程(層間電介質(zhì)蝕刻、腐蝕的接觸清潔等)由afp晶圓修改和偏離所需的。

在納米探測(cè)期間使用掃描電子顯微鏡(sem)以用于成像輔助應(yīng)當(dāng)有助于解決：(a)與對(duì)afm成像和納米探測(cè)使用afp探針有關(guān)的樣品-探針損壞和成像降級(jí)問(wèn)題，(b)用于創(chuàng)建金屬/電介質(zhì)對(duì)照的晶圓修改的需要，(c)在cmp之后在樣品掃描期間改進(jìn)afm質(zhì)量并降低受到微粒的探針污染的風(fēng)險(xiǎn)的附加晶圓清潔的需要，(d)減少目標(biāo)獲得時(shí)間。然而，為了提供工藝控制，應(yīng)當(dāng)在晶圓尺寸的樣品上、在芯片內(nèi)部和芯片間級(jí)上、以忽略損壞程度、污染和芯片/器件修改以及晶圓回到生產(chǎn)線的多次安全返回的工藝流程的不同步驟在線完成基于sem的納米探測(cè)。

基于sem的納米探測(cè)實(shí)施方式存在的問(wèn)題包括：

-缺少晶圓尺寸樣品基于sem的納米探針設(shè)計(jì)，

-在樣本導(dǎo)航上不足的速度、精度和準(zhǔn)確度，

-熱探針和機(jī)械探針與樣品漂移相比的不可接受的高水平，

-在納米探測(cè)期間缺少力控制(對(duì)于損壞和無(wú)微粒操作)，

-對(duì)于免提式配方驅(qū)動(dòng)的納米探測(cè)的自動(dòng)化不足，

-缺少可靠的自動(dòng)化電氣數(shù)據(jù)評(píng)估、接受和估計(jì)，

-遠(yuǎn)程導(dǎo)航、樣品表面方法和數(shù)據(jù)收集時(shí)間(低通量)

本發(fā)明的各種實(shí)施例提供了解決上述問(wèn)題的在線納米探測(cè)裝置。根據(jù)一些實(shí)施例，所述裝置包括以下特征：工業(yè)質(zhì)量晶圓級(jí)在線sem、對(duì)于快速且安全的著落控制使用力傳感器(例如音叉)、使用sem以實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)捕獲和同時(shí)多探針著落、使用實(shí)時(shí)sem圖像反饋以幫助納米探針著落、使用學(xué)習(xí)模式以自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)、使用oqs(光學(xué)象限儀傳感器)以追蹤針對(duì)sem偏轉(zhuǎn)器的反饋的晶圓漂移、以及使用oqs以追蹤針對(duì)探針定位器的反饋的探針漂移。

針對(duì)在線納米探測(cè)所公開(kāi)的實(shí)施例解決了以下技術(shù)挑戰(zhàn)：

1、200/300/450mm晶圓級(jí)sem與高性能納米探針的集成，

2、在這種晶圓上的具有幾納米級(jí)的準(zhǔn)確度的快速(幾秒)探針定位(實(shí)現(xiàn)了探針定位的最小不確定性)，

3、在晶圓特征上的快速(幾秒)且安全(柔和，nn力水平)的探針著落，

4、與快速臺(tái)運(yùn)動(dòng)結(jié)合的弱nm/min系統(tǒng)機(jī)械和熱漂移，

5、高通量工具操作。

針對(duì)晶圓級(jí)sem與納米探針系統(tǒng)的集成所公開(kāi)的實(shí)施例并入了用于將納米探針插入工業(yè)質(zhì)量sem的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，同時(shí)利用了晶圓處理和導(dǎo)航以及聚焦的現(xiàn)有工業(yè)解決方案。利用現(xiàn)有的工業(yè)sem即時(shí)帶來(lái)了在線探針實(shí)施方式的兩個(gè)問(wèn)題的解決方案：(1)對(duì)大晶圓尺寸的樣品的探測(cè)以及(2)晶圓上快速、準(zhǔn)確且完全自動(dòng)化的導(dǎo)航。針對(duì)晶圓處理和導(dǎo)航使用工業(yè)sem是朝向高通量配方驅(qū)動(dòng)納米探測(cè)的重要步驟，因?yàn)楝F(xiàn)有的工業(yè)系統(tǒng)提供了極好的(幾秒)移動(dòng)-獲得-測(cè)量(mam)時(shí)間。

根據(jù)一些實(shí)施例，cdsem用于納米探測(cè)和晶圓級(jí)sem集成(示例：amat的veritysem4i和hitachi的cg5000)，因?yàn)槠涮峁┝烁咄?、完全自?dòng)化的導(dǎo)航、具有低電子束能量和電流的高分辨率成像、遠(yuǎn)程片下配方設(shè)置(導(dǎo)航部分)等。然而，缺陷復(fù)檢sem和電子束檢驗(yàn)系統(tǒng)還可以適于其它實(shí)施例，這些其它實(shí)施例需要更適合于drsem(缺陷復(fù)檢sem)和ebi(電子束檢驗(yàn))的不同特征。

免提式的納米探測(cè)應(yīng)當(dāng)包括許多等級(jí)的工具自動(dòng)化：(1)用于測(cè)量的探測(cè)器自測(cè)試、校準(zhǔn)和準(zhǔn)備，(2)樣品和探針自動(dòng)化加載和快速且準(zhǔn)確的片上導(dǎo)航(以納米標(biāo)度)，(3)通過(guò)帶有力的探針的快速樣品表面方法、接觸阻力和損壞控制，(4)電數(shù)據(jù)收集、評(píng)估、接受和設(shè)計(jì)評(píng)估。為了提供具有合理量的數(shù)據(jù)的制造，在線探測(cè)器應(yīng)當(dāng)能夠有接近每分鐘一個(gè)位置(或者換言之，在檢查每個(gè)晶圓的10個(gè)位置時(shí)接近每小時(shí)6個(gè)晶圓)的通量。

附圖說(shuō)明

根據(jù)參考以下附圖做出的具體實(shí)施方式，本發(fā)明的其它方面和特征將是顯而易見(jiàn)的。應(yīng)當(dāng)提出，具體實(shí)施方式和附圖提供了本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的各個(gè)非限制性示例，其由所附權(quán)利要求限定。

并入并構(gòu)成本說(shuō)明書一部分的附圖例示了本發(fā)明的實(shí)施例，并與說(shuō)明書一起用于解釋和說(shuō)明本發(fā)明的原理。附圖旨在以圖解方式例示出示例性實(shí)施例的主要特征。附圖并非旨在描繪實(shí)際實(shí)施例的每個(gè)特征或所描繪的元件的相對(duì)尺寸，并且并非是按比例繪制的。

圖1a是示出用于集成cdsem、光學(xué)顯微鏡和納米探針以及可選的iongun的實(shí)施例的截面視圖。

圖1b是示出用于集成cdsem、光學(xué)顯微鏡和納米探針以及可選的iongun的另一個(gè)實(shí)施例的截面視圖。

圖1c是示出用于集成cdsem、光學(xué)顯微鏡和納米探針以及可選的iongun的又一個(gè)實(shí)施例的截面視圖。

圖2a和2b是示出用于集成cdsem、光學(xué)顯微鏡和納米探針的實(shí)施例的頂部視圖。

圖3示出了用于監(jiān)測(cè)由于例如熱膨脹而產(chǎn)生的目標(biāo)偏移的光學(xué)設(shè)置的實(shí)施例。

圖4示出了用于監(jiān)測(cè)三維中的兩個(gè)對(duì)象的匹配的光學(xué)設(shè)置的實(shí)施例。

圖5示出了用于目標(biāo)獲取和對(duì)多個(gè)納米探測(cè)器的指定的實(shí)施例。

圖6示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于集成cdsem和納米探針的實(shí)施例。

圖7是示出在測(cè)試下多個(gè)納米探針尖端接觸器件的示意圖。

圖8示出了納米探針尖端接觸dut的sem圖像。

圖9示出了具有處于固定取向的多個(gè)納米探針尖端的納米探針頭的實(shí)施例。

具體實(shí)施方式

圖1a-1c示出了用于將在線晶圓級(jí)納米探針115與晶圓級(jí)sem130集成的各種實(shí)施例。sem可以用于對(duì)感興趣區(qū)域(roi)的標(biāo)準(zhǔn)sem成像以及納米探針115的著落，在一些實(shí)施例中，其包括對(duì)導(dǎo)航和著落輔助的實(shí)時(shí)反饋。納米探針可以用于執(zhí)行對(duì)roi內(nèi)的器件(例如，晶體管)的參數(shù)測(cè)試和特征描述。另外，sem可以用于使roi成像，同時(shí)操作納米探針以執(zhí)行測(cè)試。例如，納米探針可以用于驅(qū)動(dòng)電流到roi中的器件中，由此改變r(jià)oi中的某些區(qū)域中電勢(shì)。電勢(shì)的變化將引起sem圖像的變化。類似地，某些短路或電阻區(qū)域?qū)⒁饻囟鹊木植可仙?，這還可以在sem圖像中見(jiàn)到。然而，為了實(shí)現(xiàn)這些目的，納米探針應(yīng)當(dāng)接近電子列的光軸放置，以使得它們可以被插入到sem柱的視線中和從sem柱的視線中被去除。當(dāng)解釋圖1a-1c時(shí)，這個(gè)特征在下文中更詳細(xì)地描述。

所示系統(tǒng)可以用于對(duì)新工藝生產(chǎn)線的開(kāi)發(fā)，以用于工藝生產(chǎn)線的產(chǎn)量增強(qiáng)，并且用于在線健康狀況監(jiān)測(cè)。在一個(gè)實(shí)施方式中，該系統(tǒng)可以被用作缺陷復(fù)驗(yàn)系統(tǒng)(即，dr-sem)，其中當(dāng)晶圓檢查顯露缺陷時(shí)，晶圓與由檢查系統(tǒng)獲得的缺陷圖一起被轉(zhuǎn)移到系統(tǒng)。缺陷圖用于導(dǎo)航到缺陷位置，并且sem用于使缺陷的區(qū)域成像，這有助于使納米探針著落在由sem成像的不同結(jié)構(gòu)上，并且在納米探針執(zhí)行參數(shù)測(cè)試和特征描述的同時(shí)進(jìn)一步獲得sem圖像。

在現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)采用sem圖像時(shí)，圖像具有暗區(qū)域、亮區(qū)域和灰色區(qū)域。暗區(qū)域和亮區(qū)域表示具有高電勢(shì)的區(qū)域和具有低電勢(shì)的區(qū)域(例如，地)。然而，在現(xiàn)有技術(shù)中不能理解灰色區(qū)域有什么意義，并且因此在現(xiàn)有技術(shù)中器件被切割以便于在灰色區(qū)域處檢查結(jié)構(gòu)。然而，所執(zhí)行的研究是分區(qū)段的物理特征，而非電特征。相反地，使用本文中所描述的系統(tǒng)，納米探針涉及著落在灰色區(qū)域中所示的結(jié)構(gòu)上以便于執(zhí)行對(duì)這些結(jié)構(gòu)的參數(shù)測(cè)試和特征描述。另外，在納米探針測(cè)試灰色區(qū)域中的結(jié)構(gòu)的時(shí)間期間，用sem獲取隨后的圖像并且將其與著落在結(jié)構(gòu)上的納米探針之前所獲取的sem圖像進(jìn)行比較。這樣的比較可以引領(lǐng)對(duì)開(kāi)路、短路和電阻式短路的識(shí)別。

轉(zhuǎn)到圖1a，導(dǎo)航臺(tái)105位于測(cè)試器腔室100內(nèi)部，測(cè)試器腔室100通常由底板101、側(cè)壁102、和頂板104限定。在腔室100的整個(gè)內(nèi)部?jī)?nèi)維持真空環(huán)境。導(dǎo)航臺(tái)105附接到底板101并且包含能夠在x-y上平移并且在z方向上上升的標(biāo)準(zhǔn)軸承和發(fā)動(dòng)機(jī)，從而產(chǎn)生臺(tái)105與頂板104之間的相對(duì)移動(dòng)。卡盤114被安裝到臺(tái)105的頂部上，以支撐其上的晶圓110?？ūP可以是靜電卡盤、機(jī)械卡盤、或不具有卡緊能力的基座。

在這個(gè)實(shí)施例中，頂板104是靜止的(即，被固定地附接到真空室側(cè)壁102)，并且包括能夠安裝光學(xué)顯微鏡125和sem柱130的安裝工具?？蛇x地，還可以安裝離子槍135。離子槍可以是例如等離子槍、聚集的離子束(fib)等。光學(xué)顯微鏡125的光軸、sem130的光軸、以及離子槍135的光軸之間的配準(zhǔn)是已知的并且被存儲(chǔ)在控制器140中?？刂破?40控制對(duì)系統(tǒng)的操作并且對(duì)由光學(xué)顯微鏡125、sem130、離子槍135、以及納米探針115產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和存儲(chǔ)。在該公開(kāi)內(nèi)容中，光學(xué)顯微鏡125、sem130、離子槍135、以及納米探針115有時(shí)可以被總稱為顯微鏡，目前這些設(shè)備中的每一種都可以用于觀看對(duì)于裸眼而言太小的對(duì)象。

晶圓110放置在卡盤114上，卡盤114被安裝到臺(tái)105上，以使其可以在x-y方向上以及在z方向上移動(dòng)，以由此將晶圓內(nèi)的任何roi放置在光學(xué)顯微鏡125、sem130和離子槍135的光軸下面。在一些實(shí)施中，臺(tái)105還可以包含旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。顯著地，通過(guò)包含旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，真空室可以被做得更小以使其可以從顯微鏡的光軸僅延伸一段比晶圓的半徑略大的距離。這使得臺(tái)能夠?qū)⒕A的中心放置在任何顯微鏡的光軸下面。

在圖1a-1c的實(shí)施例中，探針115中的每一個(gè)探針包括探針叉113和探針定位器117。探針115附接到接近柱的頂板104。在叉113的端部存在探針尖端111，其可以為納米標(biāo)度的尺寸。尖端通常由導(dǎo)電材料制成，例如鎢、鉑、金、導(dǎo)體涂層或?qū)щ姄诫s的金剛石等。在上下文中，接近意指探針可以被引入柱的視場(chǎng)和可選(焦點(diǎn))的工作距離內(nèi)；以使得sem柱在被放置在sem的焦點(diǎn)深度內(nèi)時(shí)可以使探針成像并且還可以同時(shí)使探針和roi成像。即，探針定位器117中的每一個(gè)能夠?qū)⑵洳?13并由此探針尖端111放置在sem的視場(chǎng)內(nèi)。同時(shí)，探針運(yùn)動(dòng)的范圍應(yīng)當(dāng)足夠大以用于將探針移出sem的視場(chǎng)以為sem柱調(diào)諧和高分辨率成像提供最優(yōu)靜電場(chǎng)分布。要注意的是，sem、光學(xué)顯微鏡、離子槍和納米探針經(jīng)由頂板104彼此剛性附接，并且在三維中只有晶圓在它們下方移動(dòng)以便于使roi經(jīng)由晶圓臺(tái)105的導(dǎo)航成為最優(yōu)分析點(diǎn)。納米探針定位器117附接到與sem的光軸配準(zhǔn)的頂板104，以便于精細(xì)地調(diào)諧探針的放置并且用于指導(dǎo)探針著落。將定位器和探針?lè)胖迷诰A上方去除了對(duì)基于sem的探測(cè)器的樣品尺寸的關(guān)鍵限制并且提供了探測(cè)器與sem的光軸之間的剛性配準(zhǔn)。

圖2a示出了圖1a-1c的實(shí)施例的頂部視圖，其示出了晶圓10如何被放置在不同的位置以能夠通過(guò)光學(xué)顯微鏡125、離子槍135、sem130和納米探針115使晶圓內(nèi)的任何roi成像。在圖2a的實(shí)施例中，多個(gè)納米探針115附接到要被布置在sem的光軸周圍的頂板。以這種方式，納米探針115中的每個(gè)納米探針可以被放置在視場(chǎng)和sem的光軸內(nèi)。盡管不需要，但在這種具體示例中，多個(gè)納米探針115的布置是關(guān)于sem光軸對(duì)稱的。特別地，在一些所公開(kāi)的實(shí)施例中，根據(jù)軸向?qū)ΨQ對(duì)多個(gè)探針進(jìn)行布置。例如，在圖2a的圖示中，八個(gè)納米探針以45°的軸向?qū)ΨQ進(jìn)行布置。也就是說(shuō)，如果全部納米探針布置關(guān)于sem的光軸旋轉(zhuǎn)45°，則會(huì)再次得到完全相同的布置，其通常被稱為8階或八倍軸向?qū)ΨQ。以類似的方式，如果僅使用四個(gè)納米探針，則可以得到對(duì)于四倍軸向?qū)ΨQ的90°的軸向?qū)ΨQ。當(dāng)然，45°的對(duì)稱在其中包含90°的對(duì)稱、180°的對(duì)稱等。即，更高階的軸向?qū)ΨQ在其中包含更低階的軸向?qū)ΨQ。因此，在圖2a中所示的實(shí)施例中，納米探針布置可以關(guān)于sem光軸旋轉(zhuǎn)45°、90°、180°，并且將得到相同的布置。

同樣，在一個(gè)實(shí)施例中，納米探針中的每個(gè)納米探針被放置在離sem光軸相同的直徑距離處，而在其它實(shí)施例中，彼此以90°或180°的納米探針被放置在離sem光軸相同的直徑距離處，而以45°對(duì)稱的相鄰探針可以處于離sem光軸不同的直徑距離處。

如圖2a中所指示的，光學(xué)顯微鏡的光軸與sem之間的光軸配準(zhǔn)(oar)被機(jī)械地固定。另外，在每個(gè)探測(cè)器的基底與sem的光軸之間產(chǎn)生了固定的機(jī)械探針配準(zhǔn)(pr)。當(dāng)然，探測(cè)叉可以將探針尖端移動(dòng)到探針視場(chǎng)內(nèi)的各個(gè)位置，但由于通過(guò)參考探針的基底到sem光軸之間的固定配準(zhǔn)將這樣的移動(dòng)與探針的基底配準(zhǔn)，所以可以在探針尖端到sem光軸之間產(chǎn)生配準(zhǔn)。

圖2b示出了與圖2a的實(shí)施例類似的實(shí)施例，除了使用了旋轉(zhuǎn)臺(tái)以外。如所示的，這使得真空腔室102能夠比圖2a中的真空腔室明顯要小，因?yàn)榭梢詢H通過(guò)旋轉(zhuǎn)晶圓并且延伸晶圓的邊緣以使晶圓的邊緣離任一顯微鏡的光軸不超過(guò)一個(gè)半徑來(lái)將晶圓上的每個(gè)點(diǎn)放置在任一顯微鏡的光軸下面。也就是說(shuō)，當(dāng)晶圓半徑被標(biāo)示為r時(shí)，真空腔室的側(cè)壁102延伸到與r成比例的距離(即r+δ)，其中δ是用于避免晶圓邊緣撞到側(cè)壁102的安全范圍。也就是說(shuō)，該距離等于晶圓半徑加上安全距離，該安全距離是晶圓半徑的一小部分。

圖2b示出了可以用于所公開(kāi)的實(shí)施例中的任何實(shí)施例的另一特征。如圖2b中所示，納米探針可以被不對(duì)稱地布置在sem的光軸周圍。另外，納米探針成組或成群布置。例如，納米探針115’形成了一個(gè)群，并且納米探針115”形成了另一個(gè)群，而納米探針115不成群。這樣的群可以被配置為在特定的幾何結(jié)構(gòu)上提供尖端的有效著落。例如，群115’可以被配置為實(shí)現(xiàn)晶體管的柵極、漏極和源極上的有效著落。在另一方面，單獨(dú)的納米探針115可以用于著落在等勢(shì)線(例如，接地或vdd線)上。

圖1b示出了相當(dāng)類似于圖1的實(shí)施例的另一個(gè)實(shí)施例，除了臺(tái)支架103附接到頂板104，并且臺(tái)被安裝到臺(tái)支架103上。在這樣的構(gòu)造中，臺(tái)支架103可以被固定地附接到頂板104，或者可以經(jīng)由軸承107可移動(dòng)地附接。例如，軸承107可以實(shí)現(xiàn)x-y上的線性移動(dòng)，而臺(tái)105可以在上升的z和旋轉(zhuǎn)θ方向上移動(dòng)。在圖1b的構(gòu)造中，由于臺(tái)支架103附接到頂板，所以在臺(tái)相對(duì)于頂板104(并由此相對(duì)于顯微鏡的光軸)的位置之間存在提升的配準(zhǔn)和穩(wěn)定性。

圖1c示出了又一個(gè)實(shí)施例，其中測(cè)試器腔室被分成真空體積和大氣體積。特別地，在圖1c的實(shí)施例中，臺(tái)105經(jīng)由空氣軸承107附接到頂板。臺(tái)105具有平坦底部部分152和在其上端與空氣軸承107匹配的垂直壁部分154。底部部分、垂直壁154、以及頂板104形成了真空體積vc。相反地，臺(tái)105外部的區(qū)域保持在被標(biāo)示為ac的大氣壓下?？諝廨S承107使臺(tái)105能夠相對(duì)于頂板104在x-y上移動(dòng)，由此移動(dòng)晶圓，而在與大氣體積ac中的大氣環(huán)境分隔開(kāi)的真空體積vc內(nèi)部保持真空?？ūP被安裝到臺(tái)105的底部部分152上。

在圖1c的實(shí)施例中還示出的是用于通過(guò)結(jié)合光學(xué)器件和相機(jī)162使用纖維光學(xué)器件160以提供光學(xué)顯微鏡來(lái)減少真空區(qū)段的尺寸的能力。纖維光學(xué)器件160的入口端可以接近電子束的出口放置。

在一個(gè)實(shí)施例中，使用基于小型調(diào)諧叉力(tff)的無(wú)激光著落力控制，實(shí)現(xiàn)了快速(幾秒鐘)且安全(nn的力等級(jí))的探針著落在晶圓上所選擇的點(diǎn)上。力控制的其它方法(例如，探針彎曲或使用激光器的振動(dòng)監(jiān)測(cè)、經(jīng)沉積的壓電層或晶體壓電元件等)也可以被使用。在一個(gè)示例中，激光照明用于識(shí)別目標(biāo)上的著落。特別地，激光或其它光源168可以經(jīng)由纖維164照亮叉，并且可以由光傳感器(例如相機(jī)162或其它光傳感器)收集和感測(cè)反射。當(dāng)尖端著落在目標(biāo)上并且觸摸樣品時(shí)，來(lái)自樣品的反作用力將引起叉的略微彎曲，由此改變從叉反射的光的方向。光傳感器將感測(cè)反射的變化，由此指示尖端已著落在樣品上。

根據(jù)另一個(gè)示例，納米探測(cè)叉的振動(dòng)頻率可以用于感測(cè)著落在樣品上的尖端。納米探測(cè)叉將具有自然的諧振頻率。類似地，臺(tái)上的晶圓將具有自然的諧振頻率，這比叉的諧振頻率小得多。當(dāng)尖端著落在樣品上時(shí)，接觸將使尖端的振動(dòng)頻率變化。通過(guò)感測(cè)這個(gè)振動(dòng)變化，系統(tǒng)確定尖端著落在樣品上?？梢允褂谜{(diào)諧叉、激光器等來(lái)監(jiān)測(cè)頻率。

根據(jù)又一個(gè)實(shí)施例，通過(guò)感測(cè)納米探針上的電勢(shì)或電流來(lái)識(shí)別尖端著落。例如，可以將電勢(shì)施加到探測(cè)器。當(dāng)尖端著落在樣品的導(dǎo)電部分時(shí)，電流將開(kāi)始從尖端流動(dòng)到樣品。該系統(tǒng)感測(cè)探針中的導(dǎo)電性并且確定著落已經(jīng)發(fā)生。

通過(guò)使用sem柱使roi成像在晶圓上來(lái)確定電測(cè)試的目標(biāo)位置。在一些實(shí)施例中，例如圖1a-1c中所示的，使得探針在晶圓的表面上方(但非常接近晶圓的表面)移動(dòng)直到它們到達(dá)它們目標(biāo)的上方。然后探針直接著落在探測(cè)目標(biāo)上，從而避免將探針拖曳晶圓的表面之上以及損壞晶圓、探針或這兩者。當(dāng)前的先進(jìn)工藝技術(shù)提供了跨各種尺寸的晶圓(例如，300mm的晶圓)的小于幾微米的平坦度。我們的經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)探針被安全移動(dòng)到晶圓上方大于10微米的高度。通過(guò)在晶圓上方以安全的20um移動(dòng)，探針的表面接近時(shí)間為大約2秒。使用0.1um的序列表面接近步驟和0.01秒的連續(xù)接觸力評(píng)估時(shí)間(在步驟之間的)來(lái)完成上述估計(jì)。tft傳感器可以被用作非?？焖俚奶结?表面觸摸檢測(cè)器。觸摸檢測(cè)是基于頻率或/和tff傳感器振蕩的幅度的變化，這對(duì)于探針接近表面是極為敏感的?？梢杂糜谠诰€制造操作的afm的最平緩的所謂的“非接觸”模式使用表面接近檢測(cè)的原理，例如對(duì)懸臂振蕩的幅度的測(cè)量。因此，tff接近保證了快速并且用類似于afm的“非接觸”模式的力的探針-樣品力損壞了著落在任何表面上的自由探測(cè)。

由所公開(kāi)的實(shí)施例解決的另一個(gè)問(wèn)題是實(shí)現(xiàn)了低nm/min系統(tǒng)的機(jī)械和熱漂移。sem柱傳送高質(zhì)量二維“無(wú)漂移”圖像和亞納米可再生測(cè)量結(jié)果。然而，在標(biāo)準(zhǔn)的sem(例如，cdsem、mam(移動(dòng)需要的測(cè)量))中，時(shí)間為幾秒。實(shí)際地，在線納米探測(cè)mam時(shí)間可能是大約60秒，即比cdsemmam時(shí)間大30倍。相應(yīng)地，在線晶圓級(jí)納米探測(cè)系統(tǒng)的偏移必須比sem漂移小30倍以在測(cè)量期間傳送相同水平的總探測(cè)晶圓變化。

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)探針著落和其位置維持的準(zhǔn)確度的必要需求(對(duì)于尺寸上為7-15nm的接觸)，本發(fā)明的實(shí)施例產(chǎn)生了大約每分鐘幾納米的總漂移。這極小的漂移是即時(shí)的而在感興趣的點(diǎn)處突然停止高速重300mm臺(tái)的時(shí)刻之后無(wú)任何延遲。

一旦臺(tái)被停止以向顯微鏡呈現(xiàn)roi，被設(shè)計(jì)用于系統(tǒng)的三個(gè)主要組件(柱、晶圓和探針)的最小漂移的剛性連接幫助維持柱-晶圓和柱-探針配準(zhǔn)。臺(tái)設(shè)計(jì)的低間隙使晶圓-探針漂移的垂直(z)和橫向(xy)分量最小化。工業(yè)經(jīng)驗(yàn)是接近大的300mm晶圓系統(tǒng)的“理想”設(shè)計(jì)不能消除納米標(biāo)度的(多個(gè))機(jī)械和熱漂移。例如，具有1e-6k^-1的最小熱膨脹、0.4m片的長(zhǎng)度的今日“最好”可用的材料在溫度漂移僅0.1°k的情況下改變其長(zhǎng)度40nm。這意指甚至在接近理想的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和溫度控制的情況下，在需要探測(cè)的接觸時(shí)間期間發(fā)生幾個(gè)納米的漂移。為了處理這個(gè)情形，對(duì)納米級(jí)系統(tǒng)漂移控制實(shí)施有源柱-晶圓-探針漂移補(bǔ)償。

在一個(gè)實(shí)施例中，使用實(shí)時(shí)電子束位置校正來(lái)補(bǔ)償柱-晶圓漂移。使用分布在臺(tái)105邊界的底部周圍的光學(xué)象限傳感器(oqs)120(圖1a-1c和圖3)來(lái)收集關(guān)于柱相對(duì)于臺(tái)的底部(即晶圓)的漂移信息。類似的布置被提供用于使用oqs121的柱-探針對(duì)準(zhǔn)?？梢允褂妙愃朴趫D3中所描繪的光學(xué)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)三維中的兩個(gè)對(duì)象的皮米標(biāo)度調(diào)準(zhǔn)。圖3示出了用于監(jiān)測(cè)探針-柱-晶圓(oqs120)和柱-探針(oqs)調(diào)準(zhǔn)的光學(xué)設(shè)置的實(shí)施例，其中穩(wěn)定的二極管激光器(sdl)340發(fā)出光穿過(guò)透鏡342朝向象限發(fā)光二極管oqs344。

oqs操作的原理由圖4示出。左側(cè)與右側(cè)之間的差異減半qpd測(cè)量出x信號(hào)，并且頂部與底部之間的差異減半產(chǎn)生了y信號(hào)。垂直運(yùn)動(dòng)(z)由總信號(hào)推出，這是落在象限發(fā)光二極管的四個(gè)象限上的總光。xyz信號(hào)用于實(shí)時(shí)維持晶圓與柱oqs120以及柱與定位器oqs121的配準(zhǔn)。在本發(fā)明中使用的oqs的特征在于oqs(圖3和4中的qpd)中的一部分自由地移動(dòng)直到臺(tái)被切換為停止(對(duì)于oqs120)或探針尖端到達(dá)目標(biāo)位置(對(duì)于oqs121)。一旦臺(tái)或定位器到達(dá)目標(biāo)位置，qpd部分“粘在”腔室或臺(tái)(例如，頂板104)的靜止部分上并且保持這個(gè)位置直到測(cè)量完成。在該實(shí)施例中，qpd使用真空力附接到頂板(104)。其它解決方案是可能的，例如：彈簧、機(jī)械夾具、和其它措施。繼而，可以通過(guò)在四個(gè)象限中由qpd344感測(cè)到的光強(qiáng)度來(lái)檢測(cè)和測(cè)量sdl340與qpd344之間的任何相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

oqs是基于干涉測(cè)量法的位置監(jiān)測(cè)的替代方案。oqs用在探針的afm和懸臂垂直位置和力控制，但oqs從不用于探針-樣品橫向漂移校正?，F(xiàn)代的afm具有亞埃(大約20-30pm)的垂直位置噪音級(jí)，甚至處于非常高的頻率(平均一毫秒噪音)。因此，基于oqs的納米定位器能夠有高速(高頻)亞nm位置監(jiān)測(cè)。

多oqs柱-晶圓漂移監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不僅監(jiān)測(cè)直線漂移還檢測(cè)間距、偏航和滾動(dòng)柱相對(duì)于晶圓的漂移。然而，柱(更確切地說(shuō)，電子束)位置校正是直線(三維)的。即使這樣，與漂移分量相關(guān)的間距、偏航和滾動(dòng)是不重要的；各種現(xiàn)代晶圓傳送系統(tǒng)(臺(tái))的測(cè)試已找出與所有(包括非直線)結(jié)合的漂移分量有關(guān)的最大晶圓失準(zhǔn)在300mm的晶圓范圍內(nèi)不會(huì)超過(guò)幾微米。因此，旋轉(zhuǎn)角應(yīng)當(dāng)不會(huì)超過(guò)7e-5半徑并且50nm大小的roi的元件位移不會(huì)超過(guò)0.002nm。因此，可以忽略柱-晶圓漂移的旋轉(zhuǎn)分量。

在圖1a-1c中，oqs(120)組件被示出為由指示光軸的線連接的三角形。oqs(120)能夠檢測(cè)臺(tái)(晶圓)相對(duì)于頂板(即，柱)的納米標(biāo)度xyz(或xy)漂移。從多個(gè)oqs(120)收集到的信息通過(guò)計(jì)算機(jī)140進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)學(xué)評(píng)估以計(jì)算roi的平均xyz(或僅xy)漂移向量。然后使用柱電子束控制(柱相對(duì)于晶圓的漂移校正)來(lái)校正漂移。

附加的oqs(121)用于報(bào)告(多個(gè))探針相對(duì)于頂板的漂移，在頂板處安裝sem柱。在圖1a-1c中，僅示出了四個(gè)oqs對(duì)。兩個(gè)oqs(120)用于晶圓-柱漂移監(jiān)測(cè)，并且接近柱放置的另外兩個(gè)oqs對(duì)(121)用于柱-探針漂移監(jiān)測(cè)。在其它實(shí)施例中，至少兩個(gè)oqs被提供用于晶圓-柱漂移監(jiān)測(cè)，并且每個(gè)探針一個(gè)oqs用于探針-柱漂移監(jiān)測(cè)。在一個(gè)實(shí)施例中，使用了八個(gè)納米探針115，并且提供了八個(gè)oqs121，每個(gè)納米探針一個(gè)oqs。來(lái)自若干oqs(所有的晶圓-柱oqs120和一個(gè)柱-探針oqs121)的信息為每個(gè)探針相對(duì)于晶圓的漂移的實(shí)時(shí)計(jì)算提供數(shù)據(jù)。換言之，每個(gè)探針-晶圓漂移向量被計(jì)算為柱-晶圓與探針-柱向量的總和。在這樣的實(shí)施例中，探針定位器到柱的向量被測(cè)量，而非探針到柱的向量。定位器-探針漂移可以被忽略(因?yàn)樘结樀南鄬?duì)小尺寸)或使用可選的sem探針-樣品配準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行校正。垂直定位器-晶圓漂移以納米級(jí)的實(shí)時(shí)校正使探針保持面向力，并且從而接觸電阻常數(shù)。使用三維探針(定位器)運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)時(shí)維持晶圓與定位器(或探針)的配準(zhǔn)。

根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，使用sem成像完成漂移校正。在該實(shí)施例中，在參數(shù)測(cè)試期間，控制器140在每個(gè)給定時(shí)期從sem獲得圖像。例如，如果整個(gè)測(cè)試需要探針接觸其目標(biāo)30秒，那么控制器140可以每2-5秒鐘獲得sem對(duì)準(zhǔn)圖像?？刂破?40繼而將每個(gè)新sem圖像與現(xiàn)有圖像進(jìn)行對(duì)比以確定圖像是否移位。如果新的圖像移位超出規(guī)定量，則可以確定發(fā)生了漂移并且執(zhí)行校正程序。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，校正程序包括從它們的接觸目標(biāo)提升尖端并且移動(dòng)尖端以對(duì)漂移進(jìn)行校正，并且然后將尖端重新著落在先前的目標(biāo)上，但更好地對(duì)準(zhǔn)以補(bǔ)償漂移。

根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，測(cè)試序列被分解成多個(gè)較短的子序列。然后在每個(gè)子序列之間，所有尖端都從它們的接觸目標(biāo)升起并且然后重新著落在具有更新的對(duì)準(zhǔn)的目標(biāo)上。根據(jù)又一個(gè)實(shí)施例，對(duì)于每個(gè)子序列要確定的是需要多少個(gè)探針以及被指定用于執(zhí)行特定子序列的探針的適當(dāng)數(shù)量。對(duì)于每個(gè)子序列，尖端從它們的接觸目標(biāo)升起，但只有被指定用于接下來(lái)的子序列的尖端被重新著落在它們的目標(biāo)上。

基于在線sem的納米探針導(dǎo)航序列的實(shí)施例可以如下進(jìn)行。使用光學(xué)顯微鏡提供了用于晶圓配準(zhǔn)的光刻投影圖(shotmap)。這個(gè)信息提供了晶圓上的各個(gè)管芯相對(duì)于晶圓的中心的對(duì)準(zhǔn)。同樣，特定的管芯光學(xué)對(duì)準(zhǔn)被提供有使用光學(xué)圖形對(duì)準(zhǔn)(oga)結(jié)構(gòu)圖案識(shí)別的±1μm的準(zhǔn)確度。這提供了對(duì)于晶圓的特定管芯的對(duì)準(zhǔn)。可以移動(dòng)臺(tái)以將roi放置在sem柱下面，并然后停止。在使用空氣軸承(例如，圖1c)的實(shí)施例中，這可以通過(guò)停用空氣軸承和泵送臺(tái)的頂部部分與底部部分之間的體積到對(duì)于sem成像所需的真空水平來(lái)完成。執(zhí)行與納米標(biāo)度準(zhǔn)確度相同的管芯的sem對(duì)準(zhǔn)過(guò)程，該過(guò)程使用次級(jí)圖形對(duì)準(zhǔn)(sga)結(jié)構(gòu)圖像識(shí)別。使用在芯片特征上的預(yù)選擇，附加的圖案識(shí)別是在具有±5nm的準(zhǔn)確度的roi附近。探針然后被移動(dòng)到roi或其它測(cè)量目標(biāo)。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，納米探測(cè)過(guò)程包括以下步驟：

(a)使用具有±1um的準(zhǔn)確度的光學(xué)顯微鏡來(lái)導(dǎo)航到roi；

(b)停止臺(tái)運(yùn)動(dòng)，并且一起鎖定臺(tái)的頂部部分和底部部分，即行進(jìn)的和靜止的部分；

(c)用sem繼續(xù)導(dǎo)航以用±5nm的準(zhǔn)確度配準(zhǔn)roi；

(d)使預(yù)配準(zhǔn)的探針達(dá)到roi；

(e)使用圖案識(shí)別來(lái)配準(zhǔn)探針和roi接觸部；

(f)將探針著落在roi目標(biāo)上；

(g)打開(kāi)晶圓柱和柱探針漂移監(jiān)測(cè)和實(shí)時(shí)晶圓探針漂移補(bǔ)償；

(h)使用探針定位器將調(diào)節(jié)探針-晶圓力以得到所需的接觸電阻；

(i)收集電數(shù)據(jù)：有源電壓對(duì)比(avc)或/和電流-電壓的相關(guān)性(i-v)或/和電容-電壓的相關(guān)性(c-v)或/和電子束吸收電流(ebac)或/和電子束感應(yīng)電流(ebic)或/和電子束感應(yīng)電阻變化(ebirch)或/和其它電測(cè)量結(jié)果；

(j)提升探針；

(k)估計(jì)質(zhì)量并且接收或拒絕數(shù)據(jù)；

(l)如果數(shù)據(jù)被拒絕，則重復(fù)步驟(e-j)。

在現(xiàn)有技術(shù)中，每個(gè)單獨(dú)納米探針被單獨(dú)且按順序地移動(dòng)到其測(cè)試位置。這是冗長(zhǎng)且消耗時(shí)間的過(guò)程。然而，由于所有探針已經(jīng)被附接在腔室內(nèi)部并且以與sem的光軸配準(zhǔn)的方式進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)，在所公開(kāi)的實(shí)施例中改進(jìn)的過(guò)程用于使探測(cè)器著落。圖5是示出感興趣的區(qū)域500的示意圖，如通過(guò)引導(dǎo)電子束以掃描roi并且收集由roi發(fā)出的次級(jí)電子而由sem柱得到的。roi包括若干可見(jiàn)結(jié)構(gòu)505，其中的一些可以是對(duì)于探測(cè)感興趣的并且其中的另一些不是。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，光標(biāo)510由控制器140的用戶使用以標(biāo)識(shí)感興趣的目標(biāo)。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，自動(dòng)化圖像識(shí)別被控制器140利用以識(shí)別感興趣的目標(biāo)。根據(jù)又一個(gè)實(shí)施例，來(lái)自數(shù)據(jù)可148的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)用于幫助識(shí)別感興趣的結(jié)構(gòu)。例如，網(wǎng)表(其為應(yīng)當(dāng)與工作電路一起電連接的所有組件端子的列表)可以用于識(shí)別一般操作設(shè)計(jì)中的電流流動(dòng)并且用于強(qiáng)調(diào)roi500中的哪一個(gè)元件505應(yīng)當(dāng)由那個(gè)設(shè)計(jì)連接。類似地，用于生成不同的光致抗蝕劑掩模(其生成roi中所示的層)的cad數(shù)據(jù)可以用于識(shí)別元件505中的每個(gè)元件是哪一個(gè)。

根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，sem用于生成電壓對(duì)比圖像，并且電壓對(duì)比圖像用于識(shí)別目標(biāo)。特別地，根據(jù)該實(shí)施例將電勢(shì)施加到晶圓。例如，可以使用晶圓支架將電勢(shì)施加到晶圓，其中晶圓支架包括用于將電勢(shì)施加到晶圓的電極。根據(jù)另一個(gè)示例，納米探針尖端中的一個(gè)或多個(gè)可以接觸晶圓內(nèi)的導(dǎo)電元件并且施加電勢(shì)。然后，sem柱用于在roi之上掃描電子束并且收集從roi發(fā)出的次級(jí)電子。次級(jí)電子量將與所施加的電勢(shì)處的區(qū)域以及與電勢(shì)絕緣的那些區(qū)域不同。因此，電壓對(duì)比圖像由次級(jí)電子產(chǎn)生，其中處于所施加的電勢(shì)的區(qū)域以與電勢(shì)絕緣的區(qū)域不同的強(qiáng)度出現(xiàn)。電壓對(duì)比圖像繼而可以用于識(shí)別納米探針尖端的目標(biāo)。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，電壓對(duì)比圖像可以附加在sem形貌圖像上或cad圖像上以更好地識(shí)別適合的目標(biāo)。另外，網(wǎng)表還可以結(jié)合電壓對(duì)比圖像使用以識(shí)別適合的目標(biāo)。

根據(jù)又一個(gè)實(shí)施例，所生成的電壓對(duì)比圖像上覆在“金色”電壓對(duì)比圖像上或來(lái)自晶圓上的相鄰器件的電壓對(duì)比圖像上。在圖像中具有不同強(qiáng)度的區(qū)域被選擇為用于納米探測(cè)的適當(dāng)目標(biāo)。

一旦所有的目標(biāo)都被識(shí)別和指定，控制器140基本上具有描述點(diǎn)的集合的幾何設(shè)計(jì)。例如，如果所有的元件505是要著落的目標(biāo)，那么點(diǎn)的集合是圖5的笛卡爾坐標(biāo)中繪制的點(diǎn)。這些坐標(biāo)還可以被描述為圖5中所示的向量vi-vn的集合。點(diǎn)或向量的坐標(biāo)可以涉及roi的角或roi中的顆粒對(duì)準(zhǔn)元件或?qū)?zhǔn)標(biāo)記。由于控制器140現(xiàn)在具有點(diǎn)的集合并且還具有每個(gè)納米探針到sem的光軸之間的對(duì)準(zhǔn)配準(zhǔn)，控制器140現(xiàn)在將感興趣的每個(gè)點(diǎn)指定給納米探針的其中之一，例如，在最接近指定的點(diǎn)的范圍內(nèi)的納米探針?？刂破?40繼而可以產(chǎn)生新的向量組，每個(gè)向量限定了已指定的納米探針需要移動(dòng)以便于到達(dá)已指定的感興趣的點(diǎn)上方的距離和方向?？刂破鬟€可以計(jì)算納米探針的運(yùn)動(dòng)并且檢查以確保運(yùn)動(dòng)的集合不會(huì)導(dǎo)致碰撞。如果檢測(cè)到可能的碰撞，那么控制器改變了運(yùn)動(dòng)向量中的一個(gè)或多個(gè)向量以避免碰撞?？刂破骼^而可以向每個(gè)納米探測(cè)叉同時(shí)發(fā)送“移動(dòng)”命令，每個(gè)納米探測(cè)叉具有自本身指定的移動(dòng)向量以便于到達(dá)其指定的著落點(diǎn)上方。此外，根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例，控制器還操作sem以實(shí)時(shí)產(chǎn)生roi的圖像，以便于監(jiān)測(cè)納米探針運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行并且按照需要向運(yùn)動(dòng)向量實(shí)時(shí)提供任何校正。

根據(jù)其它公開(kāi)的實(shí)施例，在用戶指定目標(biāo)并且控制器向每個(gè)探測(cè)器指定相對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)向量時(shí)，控制器積累對(duì)感興趣的點(diǎn)的特定幾何布置的了解并且產(chǎn)生這些幾何設(shè)計(jì)的庫(kù)。此后，控制器140使用圖像識(shí)別過(guò)程以試圖將出現(xiàn)在新的roi圖像的設(shè)計(jì)與存儲(chǔ)在庫(kù)中的設(shè)計(jì)之一匹配。如果找到匹配，控制器繼而可以獲取對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)向量，這些運(yùn)動(dòng)向量被存儲(chǔ)用于特定的設(shè)計(jì)并且將運(yùn)動(dòng)命令發(fā)送到納米探針。

根據(jù)又一個(gè)實(shí)施例，不同roi中的感興趣的點(diǎn)的庫(kù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中。例如，每個(gè)新的芯片設(shè)計(jì)可以包括對(duì)于不同roi上的不同位置的著落點(diǎn)的庫(kù)。當(dāng)將新的roi圖像加載到系統(tǒng)時(shí)，任一個(gè)用戶指定哪一個(gè)roi或控制器140可以使用圖像識(shí)別來(lái)確定roi和感興趣的點(diǎn)。然后，控制器140獲取運(yùn)動(dòng)命令并將運(yùn)動(dòng)命令發(fā)送到納米探針。另外，當(dāng)控制器140根據(jù)sem圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)校正時(shí)，那些校正累積并用于更新所存儲(chǔ)的運(yùn)動(dòng)矢量。

如可以看到的，上述方法的優(yōu)點(diǎn)是納米探針中的所有納米探針同時(shí)移動(dòng)到它們所指定的位置，并且可以使用sem圖像實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并校正它們的運(yùn)動(dòng)。

通過(guò)實(shí)施所公開(kāi)的實(shí)施例，得到了用于晶圓測(cè)試的集成的納米探針/sem工具，這具有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。由于納米探針附接到與sem柱相同的物理板，可以在每個(gè)納米探針的基底與sem的光軸之間得到并存儲(chǔ)對(duì)準(zhǔn)配準(zhǔn)。同樣，由于納米探針附接到與sem柱相同的板，納米探測(cè)叉可以標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度制成，這增加了它們的穩(wěn)定性。同樣，由于納米探針附接在晶圓上方，它們可以達(dá)到晶圓上的任何點(diǎn)，即使晶圓的直徑為450mm。同樣，由于納米探針被環(huán)形布置在sem柱周圍，多個(gè)納米探針可以與單個(gè)sem電子束一起使用。最終，由于納米探針被布置在sem柱周圍的配準(zhǔn)位置，它們可以被同時(shí)移動(dòng)到它們所指定的目標(biāo)。

此外，由于納米探針被布置在電子束的光軸周圍，納米探針可以在原地用于研究由sem圖像識(shí)別出的任何異常。也就是說(shuō)，不需要將晶圓移動(dòng)到不同的站點(diǎn)和再次獲取異常。相反，晶圓保持在它的位置并且最接近的探針被移動(dòng)到sem的視線中并且被著落在異常上以對(duì)其進(jìn)行研究。

根據(jù)另一個(gè)特征，如圖1a和1b中所示的，離子槍柱還附接到頂板104。當(dāng)感興趣的區(qū)域已被識(shí)別出時(shí)，晶圓被移動(dòng)到離子槍的位置中并且離子束用于清潔感興趣的點(diǎn)，尤其是去除從制造的時(shí)間到檢查的時(shí)間中已生長(zhǎng)的氧化層。一旦感興趣的點(diǎn)已被清潔，晶圓返回到位于sem束下面，并且sem圖像用于幫助將納米探針著落在已清潔的位置上。在其它實(shí)施例中，離子槍可以位于相鄰的腔室中。

以上所描述的實(shí)施例專用于具有形成在其中的電子器件的半導(dǎo)體晶圓的納米探測(cè)。使用硬件、軟件或硬件和軟件的組合來(lái)實(shí)施本發(fā)明的各個(gè)特征，以使用納米探針提供對(duì)半導(dǎo)體器件的參數(shù)測(cè)試。在以下所公開(kāi)的實(shí)施例中，被探測(cè)的器件可以采用器件、微芯片或晶圓的形式。通常，當(dāng)被探測(cè)的器件采用微芯片的形式時(shí)，它們被解包封，并且有時(shí)去除一些層以暴露出接觸目標(biāo)。相反地，當(dāng)在線探測(cè)晶圓時(shí)，不允許對(duì)晶圓的修改。

接觸目標(biāo)(例如，導(dǎo)電線、接觸部或過(guò)孔)用于向器件施加電測(cè)試信號(hào)。所公開(kāi)的各種實(shí)施例提供了改進(jìn)的工藝以在納米探針與接觸目標(biāo)之間進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕佑|。參考圖6中所示的測(cè)試器布置來(lái)解釋各個(gè)實(shí)施例和特征。所述的工藝可以利用自動(dòng)化、半自動(dòng)化(即，需要一些用戶輸入來(lái)執(zhí)行)或手動(dòng)(即，根據(jù)用戶的指示來(lái)執(zhí)行)的各個(gè)步驟。

參考圖6并且根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，掃描電子顯微鏡(sem)納米探針10包括容納在真空腔32內(nèi)部的電子槍12、一組掃描線圈14、16、18、20、樣品臺(tái)22以及一組納米探針24、26、28、30。電子槍12包括陽(yáng)極和陰極(未示出)，針對(duì)其施加加速電壓以產(chǎn)生相對(duì)大的電勢(shì)差，該電勢(shì)差從陰極提取發(fā)射電流并且從而通過(guò)場(chǎng)發(fā)射或熱離子發(fā)射而生成初級(jí)電子束25。位于sem納米探針10的真空腔32內(nèi)部的是設(shè)有各個(gè)聚光透鏡、物鏡和孔徑的柱(column)33，它們共同操作為電子光學(xué)器件，在從電子槍12到樣品臺(tái)22的行進(jìn)路徑中聚焦和準(zhǔn)直初級(jí)電子束25。掃描線圈14、16、18、20也位于真空腔32內(nèi)部。樣品臺(tái)22在臺(tái)控制器34的管理下可移動(dòng)，以將樣品36上的不同感興趣區(qū)域置于初級(jí)電子束25的視場(chǎng)內(nèi)。樣品36可以是承載集成電路的管芯，制備其用于在sem納米探針10中進(jìn)行電氣探測(cè)以執(zhí)行根本原因故障分析。替代地，樣品36可以是承載多個(gè)產(chǎn)品芯片的晶圓。

盡管本文相關(guān)于初級(jí)電子束25的使用進(jìn)行了描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到，本發(fā)明的實(shí)施例還可以適用于結(jié)合納米探測(cè)使用包含正離子的聚焦離子束、或者另一種類型的聚焦帶電粒子束。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，將工具轉(zhuǎn)換為與其它類型的帶電粒子(例如，正離子)一起使用所需的對(duì)sem納米探針10的修改。此外，設(shè)備10可以包括sem和離子束柱，例如聚焦離子束、等離子體離子束等。替代地，sem柱可以在真空腔32內(nèi)部，而離子束柱可以位于相鄰的真空腔中。

掃描線圈14、16、18、20設(shè)置在電子槍12與樣品臺(tái)22之間的柱33內(nèi)。激勵(lì)掃描線圈14、16、18、20以使初級(jí)電子束25在兩個(gè)維度上跨樣品36的表面上感興趣的區(qū)域進(jìn)行掃描。為此，一組掃描線圈14、16被配置為在第一方向上相對(duì)于樣品36的表面偏轉(zhuǎn)初級(jí)電子束25，并且另一組線圈18、20被配置為在與第一方向正交的第二方向上相對(duì)于樣品36的表面偏轉(zhuǎn)初級(jí)電子束25。

在被初級(jí)電子束25照射時(shí)，從樣品36發(fā)射二次電子35。二次電子35通過(guò)初級(jí)電子束25與原子在樣品36的表面處或附近相互作用而產(chǎn)生。二次電子35由位于真空腔32內(nèi)部的二次電子檢測(cè)器38來(lái)收集。通常，二次電子檢測(cè)器38包括將收集的二次電子35轉(zhuǎn)換成閃光的磷光體或閃爍體、以及將這些閃光轉(zhuǎn)換為放大的電信號(hào)的光電培增管。二次電子檢測(cè)器38被正偏置以吸引二次電子35。

從二次電子檢測(cè)器38輸出的經(jīng)放大的電信號(hào)由圖像顯示控制單元40轉(zhuǎn)換為視頻信號(hào)，該視頻信號(hào)被提供給視頻顯示單元42用于顯示為樣品36上的視場(chǎng)的二次電子圖像。二次電子圖像包含由初級(jí)電子束25與樣品36的表面的相互作用而促使的二次電子發(fā)射的二維強(qiáng)度分布或圖。顯示在視頻顯示單元42上的二次電子圖像中的個(gè)體像素的強(qiáng)度取決于來(lái)自樣品36上相對(duì)應(yīng)位置的到達(dá)二次電子檢測(cè)器38的二次電子35的數(shù)量。替代地，來(lái)自樣品36的二次電子圖像可以在顯示在視頻顯示單元42上之前被數(shù)字化為離散的像素，并以數(shù)字格式保存在控制器64的儲(chǔ)存器70中。從樣品36上的任何點(diǎn)發(fā)射的二次電子35的數(shù)量取決于被暴露于初級(jí)電子束25和樣品的形貌的材料的類型。

初級(jí)電子束25的行進(jìn)路徑穿過(guò)sem納米探針10的柱33中的掃描線圈14、16、18、20。掃描線圈14、16、18、20協(xié)作以在x軸和y軸上偏轉(zhuǎn)初級(jí)電子束25，以使得在掃描線圈14、16、18、20的下游初級(jí)電子束25以預(yù)設(shè)圖案相對(duì)于樣品36上的表面區(qū)域進(jìn)行掃描。電子束控制單元44被配置為通過(guò)具有施加的激勵(lì)電壓的掃描線圈14、16、18、20來(lái)監(jiān)測(cè)和控制初級(jí)電子束25的偏轉(zhuǎn)。為此，電子束控制單元44被配置為通過(guò)使能初級(jí)電子束25的光柵掃描、初級(jí)電子束25的向量掃描、束停留或掃描定時(shí)以及束消隱來(lái)生成預(yù)設(shè)圖案。

sem納米探針10包括用于控制和管理初級(jí)電子束25以及樣品臺(tái)22的操作、二次電子成像和電氣探測(cè)的各個(gè)控制模塊。對(duì)于光柵掃描，可以從電子束控制單元44中的掃描信號(hào)發(fā)生器電路46向掃描線圈14、16、18、20提供具有與最終放大率相對(duì)應(yīng)的幅度的二維掃描信號(hào)。電子束控制單元44的光柵控制模塊48被配置為向掃描信號(hào)發(fā)生器電路46指示光柵組的起始角、掃描速率(或停留和步進(jìn)率)、光柵掃描線的初始和終止位置、連續(xù)光柵掃描線之間的間隔和光柵盒的高度。電子束控制單元44的向量控制模塊50被配置為向掃描信號(hào)發(fā)生器電路46指示初級(jí)電子束25的向量掃描線的向量起始點(diǎn)、向量方向、向量終點(diǎn)和掃描速率。

電子束控制單元44的束消隱控制模塊52被配置為設(shè)置當(dāng)以光柵掃描或向量掃描而跨樣本36移動(dòng)時(shí)初級(jí)電子束25的消隱的開(kāi)始位置和停止位置。束消隱控制模塊52可以向一組偏轉(zhuǎn)板53、55施加電壓，以將初級(jí)電子束25橫向偏轉(zhuǎn)到柱33中的下游孔徑光闌57上，從而消隱電子束25，以使得初級(jí)電子不入射到樣品36上。通過(guò)從偏轉(zhuǎn)板53、55去除電壓來(lái)恢復(fù)初級(jí)電子束25，以使得再次允許初級(jí)電子束25通過(guò)孔徑光闌57中的開(kāi)口而行進(jìn)到樣品38。當(dāng)操作束消隱控制模塊52以消隱初級(jí)電子束25時(shí)，來(lái)自樣品36的二次電子發(fā)射停止，因?yàn)槌跫?jí)電子束25被阻止行進(jìn)到樣品36。

在光柵掃描模式下，將初級(jí)電子束25跨樣品36的移動(dòng)分成被稱為掃描線的水平條序列。通過(guò)使電子束控制單元44中的掃描信號(hào)發(fā)生器電路46操作掃描線圈14、16、18、20以從起點(diǎn)到終點(diǎn)沿著平行于一個(gè)軸的線性路徑以固定增量(或作為連續(xù)掃描)偏轉(zhuǎn)初級(jí)電子束25來(lái)實(shí)施每個(gè)掃描線。允許初級(jí)電子束25在起點(diǎn)與終點(diǎn)之間的每個(gè)中間點(diǎn)處停留固定的停留時(shí)間。在每條掃描線的終點(diǎn)處，初級(jí)電子束25的位置沿著與第一軸正交的第二軸遞增地前進(jìn)。初級(jí)電子束25可以返回到第一軸的起點(diǎn)以開(kāi)始下一連續(xù)掃描線，或者初級(jí)電子束25可以在相反方向上從終點(diǎn)被偏轉(zhuǎn)返回起點(diǎn)。該過(guò)程繼續(xù)，直到在樣品36上已經(jīng)追跡了所有光柵掃描線并且初級(jí)電子束25已經(jīng)在每條掃描線中的所有點(diǎn)處停留為止。

sem納米探針10的圖像顯示控制單元40管理視頻顯示單元42的操作。在視頻顯示單元42上周期性地刷新二次電子圖像94(圖8)。圖像顯示控制單元40使顯示在視頻顯示單元42上或存儲(chǔ)在顯示緩沖器54中并周期性地轉(zhuǎn)發(fā)到視頻顯示單元42的二次電子圖像94與由電子束控制單元44和掃描線圈14、16、18、20致使的初級(jí)電子束25的偏轉(zhuǎn)密切同步。因此，視頻顯示單元42上得到的二次電子圖像94是從樣品36上的掃描區(qū)域發(fā)射的并且與其密切相連的二次電子35的強(qiáng)度的分布圖。

圖像顯示控制單元40具有在視頻顯示單元42上的二次電子圖像94上疊加cad布局并且捕獲這種操作者定義的信息以用于由電子束控制單元44控制電子束的能力。圖像顯示控制單元40包括用于sem放大的補(bǔ)償控制，以縮放電子束視場(chǎng)的圖像以及縮放掩模、區(qū)域或cad布局。使用二次電子圖像94，納米探針24、26、28、30由機(jī)動(dòng)化微操縱器56、58、60、62操控以將納米探針24、26、28、30的尖端定位成與樣品36上的導(dǎo)電特征直接接觸。在該定位過(guò)程期間，使用二次電子圖像94來(lái)監(jiān)測(cè)樣品36上的接觸點(diǎn)的位置及可任選地探針24、26、28、30的實(shí)時(shí)位置。當(dāng)適當(dāng)?shù)囟ㄎ涣颂结?4、26、28、30的尖端時(shí)，將電測(cè)試信號(hào)從探針24、26、28引導(dǎo)到樣品36上的導(dǎo)電特征。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到的，根據(jù)電氣測(cè)試測(cè)量的類型，與sem納米探針10相關(guān)聯(lián)的探針24、26、28、30的確切數(shù)量可以不同于圖6中所示的代表性數(shù)量，并且其范圍可以從一(1)個(gè)到八(8)個(gè)、或甚至多于八個(gè)。

sem納米探針10的操作由與樣品臺(tái)控制器34、圖像顯示控制單元40和電子束控制單元44電耦合的控制器64協(xié)調(diào)和控制?？刂破?4包括處理器66以及與處理器66耦合的存儲(chǔ)器68。處理器66可以表示一個(gè)或多個(gè)個(gè)體處理器(例如，微處理器)，并且存儲(chǔ)器68可以表示包括控制器64的主儲(chǔ)存器的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(ram)設(shè)備，以及任何補(bǔ)充級(jí)別的存儲(chǔ)器，例如高速緩沖存儲(chǔ)器、非易失性或備份存儲(chǔ)器(例如，可編程存儲(chǔ)器或閃存)、只讀存儲(chǔ)器等。此外，可以認(rèn)為存儲(chǔ)器68包括物理上位于控制器64中其它位置的存儲(chǔ)器設(shè)備(例如，處理器66中的任何高速緩沖存儲(chǔ)器)，以及用作虛擬存儲(chǔ)器的任何儲(chǔ)存器容量(例如，存儲(chǔ)在大容量?jī)?chǔ)存設(shè)備70上)。大容量?jī)?chǔ)存設(shè)備70可以包含高速緩沖存儲(chǔ)器或其它數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器，其可以包括一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)72。數(shù)據(jù)庫(kù)72可以例如包含用于實(shí)踐本發(fā)明的實(shí)施例的cad導(dǎo)航數(shù)據(jù)和cad布局?jǐn)?shù)據(jù)。

控制器64通常還接收用于外部通信信息的多個(gè)輸入和輸出。為了與用戶或操作者相接口，控制器64通常包括圖形用戶界面74，其具有一個(gè)或多個(gè)輸入設(shè)備(例如，鍵盤、鼠標(biāo)、追跡球、操縱桿、觸摸板、輔助鍵盤、觸控筆和/或麥克風(fēng)等)、以及顯示器(例如，crt監(jiān)視器、lcd顯示面板)和/或揚(yáng)聲器等、或其它類型的輸出設(shè)備(例如，打印機(jī))。到控制器64的接口還可以通過(guò)直接或遠(yuǎn)程連接到控制器64的外部終端，或通過(guò)經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)76、調(diào)制解調(diào)器或其它類型的識(shí)別的通信設(shè)備與控制器64進(jìn)行通信的另一計(jì)算機(jī)?？刂破?4通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口78在網(wǎng)絡(luò)76上進(jìn)行通信。

控制器64在操作系統(tǒng)80的控制下進(jìn)行操作，并執(zhí)行或以其它方式依賴于各個(gè)計(jì)算機(jī)軟件應(yīng)用、組件、程序、對(duì)象、模塊、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等。一般來(lái)說(shuō)，被執(zhí)行以實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例的例程，無(wú)論是作為操作系統(tǒng)的一部分還是特定應(yīng)用、組件、程序、對(duì)象、模塊或指令序列而實(shí)施的，在本文中將被稱為“計(jì)算機(jī)程序代碼”或簡(jiǎn)稱為“程序代碼”。計(jì)算機(jī)程序代碼通常包括一個(gè)或多個(gè)指令，其在各個(gè)時(shí)間駐留在計(jì)算機(jī)中的各個(gè)存儲(chǔ)器和儲(chǔ)存設(shè)備中，并且當(dāng)被計(jì)算機(jī)中的一個(gè)或多個(gè)處理器讀取和執(zhí)行時(shí)使得該計(jì)算機(jī)執(zhí)行必要的步驟以執(zhí)行具體化本發(fā)明的各個(gè)方面的步驟或要素。

sem納米探針10可以向用戶提供利用用于測(cè)試器件的各個(gè)區(qū)域的各個(gè)實(shí)施例的指令和設(shè)置來(lái)對(duì)控制器64進(jìn)行編程的能力。例如，用戶可以經(jīng)由用戶接口74來(lái)提供用于選擇納米探針的接觸目標(biāo)的指令。替代地，可以遠(yuǎn)程接收用于選擇目標(biāo)和選擇測(cè)試協(xié)議的指令，例如從通過(guò)網(wǎng)絡(luò)76可操作地耦合到控制器64的另一臺(tái)計(jì)算機(jī)來(lái)接收該指令。

圖7是示出多個(gè)納米探針尖端24、26、28和30接觸器件36上的各個(gè)目標(biāo)的簡(jiǎn)圖。器件結(jié)構(gòu)82可以是例如場(chǎng)效應(yīng)晶體管或包含若干場(chǎng)效應(yīng)晶體管的存儲(chǔ)器單元等。探針24、26、28、30的尖端被設(shè)置為與端子或接觸目標(biāo)84、86、88、90接觸，用于電氣表征受測(cè)試的器件(dut)的器件結(jié)構(gòu)82。圖8示出了器件36的感興趣區(qū)域roi的sem圖像，示出了一些接觸點(diǎn)和一些納米探針尖端。同樣示于圖8中的是可以由用戶使用的光標(biāo)100，如下面將更詳細(xì)地描述的。為了清楚起見(jiàn)，在圖8中未示出疊加與roi相對(duì)應(yīng)的cad設(shè)計(jì)圖像的能力。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，數(shù)據(jù)庫(kù)148可以由處理器66經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)76來(lái)詢問(wèn)。替代地，來(lái)自數(shù)據(jù)庫(kù)的適當(dāng)數(shù)據(jù)被發(fā)送到存儲(chǔ)器68或下載到存儲(chǔ)器68上。數(shù)據(jù)庫(kù)148中的數(shù)據(jù)可以采取cad設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、網(wǎng)表或兩者的形式。相反，cad設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和網(wǎng)表可以存儲(chǔ)在可以獨(dú)立地連接到網(wǎng)絡(luò)76的兩個(gè)不同的數(shù)據(jù)庫(kù)上。cad設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)描述了集成電路上各層的幾何形狀，而網(wǎng)表描述了電子設(shè)計(jì)的連接性，即，單個(gè)網(wǎng)表是應(yīng)當(dāng)電連接在一起以使電路工作的所有組件端子的列表。因此，盡管cad設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)提供了可以與sem圖像進(jìn)行比較并且與sem圖像配準(zhǔn)/對(duì)準(zhǔn)的可視圖像，但網(wǎng)表提供了與sem圖像中所示的各個(gè)元件相關(guān)的電連接性數(shù)據(jù)。因此，例如，網(wǎng)表可以指示是否以及何時(shí)應(yīng)當(dāng)將接觸部84電連接到接觸部86。這種信息不是由cad設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)或sem圖像直接提供的。對(duì)這種連接性的知曉有助于確定哪些接觸目標(biāo)適合于執(zhí)行哪些測(cè)試。例如，如果網(wǎng)表指示接觸部84和86應(yīng)當(dāng)電連接(這對(duì)于sem是不可見(jiàn)的，因?yàn)檫B接可能在器件的較低的、被遮蔽的層中)，則一個(gè)納米探針可以向接觸部84施加電勢(shì)，而另一個(gè)納米探針可以用于檢查接觸部86上的電勢(shì)，以驗(yàn)證它們確實(shí)是電連接的。

根據(jù)另一實(shí)施例，sem用于生成電壓對(duì)比圖像，并且電壓對(duì)比圖像用于識(shí)別目標(biāo)。具體而言，根據(jù)該實(shí)施例，將電勢(shì)施加到晶圓。例如，可以使用晶圓支架將電勢(shì)施加到晶圓，其中，晶圓支架包括將電勢(shì)施加到晶圓的電極。根據(jù)另一個(gè)示例，一個(gè)或多個(gè)納米探針尖端可以接觸晶圓內(nèi)的導(dǎo)電元件并施加電勢(shì)。然后使用sem柱以使電子束對(duì)roi進(jìn)行掃描并收集從roi發(fā)出的二次電子。來(lái)自處于所施加的電勢(shì)的區(qū)域的二次電子的量將不同于來(lái)自與該電勢(shì)絕緣的那些區(qū)域的二次電子的量。因此，從二次電子生成電壓對(duì)比圖像，其中，處于施加電勢(shì)的區(qū)域以不同于與該電勢(shì)絕緣的區(qū)域的強(qiáng)度出現(xiàn)。然后可以使用電壓對(duì)比圖像來(lái)識(shí)別納米探針尖端的目標(biāo)。根據(jù)另一實(shí)施例，電壓對(duì)比圖像可以疊加在sem形貌圖像上或cad圖像上以更好地識(shí)別適當(dāng)?shù)哪繕?biāo)。另外，網(wǎng)表也可以與電壓對(duì)比圖像結(jié)合使用以識(shí)別適當(dāng)?shù)哪繕?biāo)。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，通過(guò)處理器66來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)目標(biāo)獲取。根據(jù)一個(gè)示例，處理器執(zhí)行過(guò)程，其中，處理器操作sem以生成roi的sem圖像。然后，處理器將sem圖像與cad設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以識(shí)別roi相對(duì)于dut的其余部分的位置。一旦處理器識(shí)別出roi位置，它就識(shí)別roi內(nèi)的元件，例如，接觸部84和86以及線92。然后，處理器詢問(wèn)網(wǎng)表以確定roi內(nèi)的哪些元件應(yīng)被納米探針接觸以執(zhí)行電氣測(cè)試。一旦處理器確定應(yīng)當(dāng)接觸哪些元件，處理器就將納米探針指定給每個(gè)元件。順便提及，也可以通過(guò)用戶操作光標(biāo)100并點(diǎn)擊不同的元件和探測(cè)器來(lái)對(duì)納米探針執(zhí)行指定。一旦將納米探針指定給其各自的元件，處理器66就計(jì)算每個(gè)納米探針的運(yùn)動(dòng)向量并進(jìn)行檢查以確保根據(jù)運(yùn)動(dòng)向量的運(yùn)動(dòng)不會(huì)導(dǎo)致納米探針的碰撞。當(dāng)未檢測(cè)到碰撞時(shí)，處理器66向每個(gè)納米探針發(fā)出運(yùn)動(dòng)向量以使其尖端移向所指定的元件。上述步驟中的每一個(gè)都可以自動(dòng)地、半自動(dòng)地(即，利用來(lái)自用戶的一些輸入)或手動(dòng)地執(zhí)行。

根據(jù)另外的實(shí)施例，一旦處理器獲得roi的cad設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，處理器就根據(jù)由cad設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)指示的設(shè)計(jì)從參數(shù)測(cè)試庫(kù)中選擇參數(shù)測(cè)試。例如，處理器66可以根據(jù)cad設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)是否指示roi包括sram、二極管、存儲(chǔ)器單元等來(lái)選擇不同的參數(shù)測(cè)試。另外，根據(jù)cad設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，處理器可以選擇多個(gè)納米探針以在參數(shù)測(cè)試中使用。替代地，根據(jù)從網(wǎng)表接收的信息來(lái)選擇測(cè)試。

如前所述，可能存在需要將樣品轉(zhuǎn)移到另一個(gè)設(shè)備以進(jìn)一步研究樣品內(nèi)的特定元件或準(zhǔn)備樣品以用于進(jìn)一步研究的時(shí)候。然而，在當(dāng)前技術(shù)中，元件是納米尺寸的，并且即使使用最先進(jìn)的粒子顯微鏡也非常難以找到。因此，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，當(dāng)sem獲取感興趣的目標(biāo)并且確定可能需要進(jìn)一步研究樣本時(shí)，處理器遵循以下過(guò)程。處理器確定roi內(nèi)的安全區(qū)域?？梢酝ㄟ^(guò)用戶例如使用光標(biāo)100指示位置、或者通過(guò)處理器自動(dòng)地、半自動(dòng)地或結(jié)合cad設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的詢問(wèn)而執(zhí)行確定來(lái)進(jìn)行安全區(qū)域的確定。安全位置被定義為不是電路的一部分的位置。例如，其可以是絕緣區(qū)域，例如圖8中所示的區(qū)域105。然后，處理器將運(yùn)動(dòng)向量發(fā)送到納米探針之一以向安全區(qū)域移動(dòng)。一旦納米探針到達(dá)安全區(qū)域，處理器就向納米探針發(fā)出指令以在相同區(qū)域中劃出標(biāo)記。為此，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，一個(gè)納米探針裝配有專業(yè)尖端，例如由例如金剛石或碳化硅(sic)制成的硬化尖端，并且其是用于刮劃樣品的唯一納米探針。因此，例如，裝置10可以包括具有導(dǎo)電尖端(例如，由鎢制成)的若干納米探針，同時(shí)還包括具有硬化尖端的一個(gè)或多個(gè)納米探針，其可以由絕緣體制成并且不用于參數(shù)測(cè)試。替代地，導(dǎo)電尖端納米探針之一可以用于刮劃，盡管由于尖端的鈍化或彎曲其可能需要更早的更換。然后，刮劃標(biāo)記可以由其它粒子或光學(xué)顯微鏡使用以容易地找到和識(shí)別roi和/或roi內(nèi)的目標(biāo)。

根據(jù)上述過(guò)程，本發(fā)明的實(shí)施例可以包括一種用于研究樣品的方法，其包括：對(duì)樣品內(nèi)的感興趣區(qū)域進(jìn)行成像，識(shí)別用于標(biāo)記roi的安全位置，使用納米探針在安全位置中劃出標(biāo)記，以及將樣品轉(zhuǎn)移到另一個(gè)站(例如，受迫離子束)，以及通過(guò)使用顯微鏡(例如，光學(xué)或粒子束顯微鏡)搜索劃痕來(lái)在下一個(gè)站處獲取roi。

dut的探測(cè)可以包括使用硬化的探針來(lái)標(biāo)記另外的感興趣區(qū)域的步驟。根據(jù)該實(shí)施例，掃描電子顯微鏡(sem)和納米探針的組合用于通過(guò)實(shí)施以下步驟來(lái)探測(cè)dut：獲得dut中的感興趣區(qū)域(roi)的sem圖像；獲得roi的cad設(shè)計(jì)圖像；將cad設(shè)計(jì)圖像與sem圖像進(jìn)行配準(zhǔn)以識(shí)別接觸目標(biāo)；獲得對(duì)應(yīng)于接觸目標(biāo)的電氣設(shè)計(jì)，并使用該電氣設(shè)計(jì)來(lái)確定應(yīng)當(dāng)選擇哪個(gè)接觸目標(biāo)作為測(cè)試目標(biāo)；對(duì)納米探針導(dǎo)航以將納米探針著落在每個(gè)測(cè)試目標(biāo)上并且形成納米探針與各自測(cè)試目標(biāo)之間的電氣接觸；以及使用具有硬化尖端的納米探針在需要進(jìn)一步研究的任何roi上做出標(biāo)記。電氣設(shè)計(jì)可以是網(wǎng)表的形式。

根據(jù)另一實(shí)施例，執(zhí)行以下方法以克服系統(tǒng)中的自然漂移，例如由于熱變化導(dǎo)致的樣品或系統(tǒng)組件的漂移。在一個(gè)示例中，一旦確定了要執(zhí)行的測(cè)試類型，則確定執(zhí)行整個(gè)測(cè)試所需的時(shí)間段。然后將該時(shí)間段與閾值時(shí)段進(jìn)行比較。閾值時(shí)段可以根據(jù)預(yù)期或潛在漂移時(shí)間來(lái)計(jì)算。例如，根據(jù)樣品的材料，可以確定在五秒內(nèi)漂移就可以大到足以使得與接觸元件接觸的尖端變形或使尖端滑離接觸元件。因此，可以將閾值時(shí)段設(shè)置為四或五秒。如果確定測(cè)試時(shí)段大于漂移時(shí)段，則將測(cè)試分為若干子測(cè)試，每個(gè)子測(cè)試需要總測(cè)試時(shí)段的一個(gè)子時(shí)段。例如，如果確定整個(gè)測(cè)試將花費(fèi)30秒來(lái)完成，則可以將測(cè)試分為六個(gè)子測(cè)試，每個(gè)子測(cè)試需要五秒來(lái)完成。然后在每個(gè)子測(cè)試之間，將尖端從它們的接觸元件升起，對(duì)roi成像，如果檢測(cè)到漂移則校正納米探針與它們各自的著落目標(biāo)的對(duì)準(zhǔn)，并且將尖端重新著落在它們各自的接觸元件上用于下一個(gè)子測(cè)試。

在上述方法中，可能每個(gè)子測(cè)試需要不同數(shù)量的納米探針，因?yàn)槊總€(gè)子測(cè)試可能測(cè)試roi內(nèi)的不同元件。在這種情況下，對(duì)于每個(gè)子測(cè)試，該方法繼續(xù)識(shí)別參與這種子測(cè)試的接觸元件的數(shù)量。然后，該方法繼續(xù)向那些接觸元件指定納米探針。然后，對(duì)于每個(gè)子測(cè)試，僅將納米探針的子集著落在指定的元件上，按照該特定子測(cè)試所需要的。在每個(gè)子測(cè)試結(jié)束時(shí)，將著落的納米探針提離接觸元件，并將下一子集著落在下一組接觸元件上以執(zhí)行下一子測(cè)試。

本發(fā)明的另一實(shí)施例有助于通過(guò)事先知曉納米探針的接觸元件的預(yù)期幾何布置來(lái)縮短目標(biāo)獲取的時(shí)間。例如，相對(duì)于圖7的圖示，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)82可以在整個(gè)樣品中重復(fù)許多次。它也可以在相同或相似芯片設(shè)計(jì)的其它樣品中重復(fù)。因此，根據(jù)該實(shí)施例，將設(shè)計(jì)與接觸元件的相關(guān)聯(lián)的幾何形狀和用于所指定的納米探針的運(yùn)動(dòng)向量一起存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器設(shè)備(例如，儲(chǔ)存器70或數(shù)據(jù)庫(kù)148)中。例如，元件82的圖像可以與模擬出現(xiàn)在管芯上的數(shù)量6的幾何形狀以及相關(guān)聯(lián)的運(yùn)動(dòng)向量(每個(gè)具有其指定的納米探針)一起存儲(chǔ)。然后，當(dāng)在sem的視場(chǎng)中識(shí)別特定形狀時(shí)，可以立即識(shí)別出該圖案，并且將運(yùn)動(dòng)向量發(fā)送到所指定的納米探針。

另一方面，圖9示出了特別適于測(cè)試重復(fù)圖案布置的另一實(shí)施例。在圖9中，納米探針包括微操縱器，例如操縱器56。探針臂51在一端附接到操縱器56，使得操縱器可以根據(jù)運(yùn)動(dòng)向量而移動(dòng)臂51。探針頭59附接在臂51的另一端，并且在本文中有時(shí)被稱為納米探針卡。探針頭59具有固定地附接到探針頭59的多個(gè)探針尖端61。探針尖端61以單個(gè)特定取向附接到探針頭59，例如以對(duì)應(yīng)于接觸元件的特定幾何形狀。在圖9的示例中，四個(gè)探針尖端61以與dut36的接觸元件81的布置相對(duì)應(yīng)的固定取向附接到探針頭59。由于探針尖端61以一個(gè)單個(gè)取向固定地附接到探針頭59，該特定探針頭可以僅用于利用接觸元件81的測(cè)試。然而，要注意的是，如果需要，系統(tǒng)中的其它標(biāo)準(zhǔn)納米探針可以用于接觸其它接觸元件。然而，對(duì)于具有被布置為元件81的接觸元件的任何設(shè)備，可以使用該特定的探針頭。這個(gè)布置具有能夠使用單個(gè)致動(dòng)器56使四個(gè)納米探針同時(shí)著落的優(yōu)點(diǎn)。

在圖9的實(shí)施例中，提供了四個(gè)單獨(dú)的引線83，每個(gè)探針尖端61一個(gè)。以此方式，每個(gè)探針尖端可以分別向其接觸元件傳送不同的電流或信號(hào)。當(dāng)然，如果以相同的電流或測(cè)試信號(hào)激勵(lì)所有接觸點(diǎn)，則可以使用一個(gè)引線83向四個(gè)尖端61傳送功率。

同樣在圖9中示出的是提供了替換探針頭59'。圖9中可見(jiàn)，在探針頭上提供了快速拆卸耦合器(coupler)98。在52上提供了相對(duì)應(yīng)的拆卸耦合器，但在圖9的圖示中不可見(jiàn)。提供拆卸耦合器實(shí)現(xiàn)了對(duì)探針頭的更換以用于測(cè)試不同的目標(biāo)或運(yùn)行不同的測(cè)試。

如在該示例中所示，替換探針頭59'具有被設(shè)計(jì)為接觸下部四個(gè)接觸元件81中的兩個(gè)接觸元件的兩個(gè)探針尖端以及被定向?yàn)橹湓诮佑|元件81'上的兩個(gè)探針尖端61'。因此，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，探針頭可以從臂51移除并可以與其它探針頭互換。此外，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，每個(gè)dut具有為在該特定dut上發(fā)現(xiàn)的測(cè)試元件專門制造的一組探針頭59。因此，當(dāng)選擇dut用于測(cè)試時(shí)，確定指定給特定dut的探針頭集合并且該探針頭集合被安裝在相應(yīng)的探針臂上。

根據(jù)另一實(shí)施例，同樣在圖9中示出，在探針頭的頂部表面上提供了對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)。這僅在探針頭59'上示出，但可以在任何探針頭上提供。對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)被配置為通過(guò)sem或其它粒子顯微鏡可見(jiàn)。這可以使用不同的形貌或材料來(lái)完成。例如，探針頭59可以由陶瓷材料制成，而目標(biāo)93可以是沉積或嵌入的導(dǎo)體，例如金。當(dāng)操縱器56移動(dòng)臂以使探針尖端對(duì)準(zhǔn)而著落到其目標(biāo)上時(shí)，sem可以用于對(duì)探針頭成像并使用對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)來(lái)確保所有探針尖端將確實(shí)著落在其接觸元件上。

在上述實(shí)施例中，在探針尖端著落在它們各自的目標(biāo)上之后，控制器將測(cè)試信號(hào)發(fā)送到每個(gè)探測(cè)器。測(cè)試信號(hào)可以是簡(jiǎn)單的正、負(fù)或地電勢(shì)，或者實(shí)際上可以是變化的模擬或數(shù)字信號(hào)，或這些的組合。在將這些信號(hào)發(fā)送到探針尖端時(shí)，電路中具有到任何探針尖端處的測(cè)試信號(hào)的導(dǎo)電路徑的區(qū)域和元件將承擔(dān)該電勢(shì)?？梢哉f(shuō)元件或區(qū)域處于測(cè)試信號(hào)電勢(shì)。在該時(shí)間期間，操作sem柱以使電子束對(duì)roi進(jìn)行掃描并收集從roi發(fā)出的二次電子。二次電子與roi內(nèi)的每個(gè)區(qū)域或元件的電勢(shì)相互關(guān)聯(lián)，并且可以用于生成探針電壓對(duì)比圖像。該探針電壓對(duì)比圖像可以與在尖端著落在目標(biāo)上之前所生成的電壓對(duì)比圖像進(jìn)行比較，從而研究電路中的互連缺陷。

本文所使用的術(shù)語(yǔ)僅是為了描述特定實(shí)施例，而并非旨在限制本發(fā)明。如本文所使用的，除非上下文另有明確說(shuō)明，否則單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”和“該”也旨在包括復(fù)數(shù)形式。還應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)在本說(shuō)明書中使用時(shí)，術(shù)語(yǔ)“包括”和/或“包含”指定所述的特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件的存在，但不排除存在或另有一個(gè)或多個(gè)其它特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或其組合。此外，就具體實(shí)施方式或權(quán)利要求中使用術(shù)語(yǔ)“包括”、“具有”、“具備”、“有”或其變型而言，這些術(shù)語(yǔ)旨在以類似于術(shù)語(yǔ)“包括”的方式是包括性的。還應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的實(shí)施例的特征在附圖中不一定按比例示出。

針對(duì)所公開(kāi)的過(guò)程描述的步驟可以是手動(dòng)的、部分自動(dòng)化的或基本上自動(dòng)化的。例如，手動(dòng)步驟可以基本上依賴于用戶輸入。過(guò)程的部分自動(dòng)化實(shí)施例可以自動(dòng)執(zhí)行過(guò)程的動(dòng)作和/或決策的子集，同時(shí)依賴于針對(duì)動(dòng)作/決策的剩余部分的用戶輸入。部分自動(dòng)化實(shí)施例的自動(dòng)化方面可以包括過(guò)程啟動(dòng)、過(guò)程執(zhí)行、過(guò)程監(jiān)測(cè)和/或調(diào)整(例如，時(shí)間、功率、速度、力等)、過(guò)程終止、和/或過(guò)程錯(cuò)誤等。過(guò)程的基本上自動(dòng)化的實(shí)施例可以基本上依賴于自動(dòng)化機(jī)器人和/或其它機(jī)械或裝置、和/或基本上自動(dòng)化的計(jì)算硬件和/或軟件，以使得例如在過(guò)程期間對(duì)探針的選擇可以在基本上沒(méi)有用戶輸入的情況下執(zhí)行。其中自動(dòng)化程度可以基本上與在特定方法或方法組件或其特定裝置或功能期間所需或采用的用戶輸入的量成反比的規(guī)約也適用于該方法的其它方面，并且適用于在本公開(kāi)內(nèi)容的范圍內(nèi)的其它方法和裝置的方面。

以下權(quán)利要求中的所有模塊或步驟加功能元件的相對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)、材料、動(dòng)作和等效形式都旨在包括用于與具體要求保護(hù)的其它要求保護(hù)的元件相結(jié)合來(lái)執(zhí)行功能的任何結(jié)構(gòu)、材料或動(dòng)作。已經(jīng)出于說(shuō)明和描述的目的給出了對(duì)本發(fā)明的描述，但是其并非旨在是窮舉性的或者以所公開(kāi)的形式限制本發(fā)明。在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的情況下，許多修改和變型對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯而易見(jiàn)的。選擇和描述實(shí)施例是為了最好地解釋本發(fā)明的原理和實(shí)際應(yīng)用，并且使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解具有各種修改的各個(gè)實(shí)施例的本發(fā)明適于預(yù)期的特定用途。