[發(fā)明專利]集成片晶提取站

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410590107.6
• 申請(qǐng)日: 2014-10-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104597290B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-02-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: K.布魯蘭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: FEI公司
• 主分類號(hào): G01Q30/20
• 分類號(hào): G01Q30/20
• 代理公司: 72001 中國(guó)專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 蔣駿;陳嵐

集成片晶提取站。用于提取適于由透射電子顯微鏡從圖案化半導(dǎo)體晶片觀看的樣本的集成站包括：晶片盒保持器；晶片轉(zhuǎn)移裝置；納米加工裝置，其包括掃描電子顯微鏡和聚焦離子束、真空負(fù)載鎖和操作員控制裝置，且其中操作員控制裝置記錄所創(chuàng)建的片晶的位置；拔取器裝置；控制計(jì)算機(jī)，其適于控制晶片轉(zhuǎn)移裝置和拔取器裝置，其命令拔取器裝置移除在由操作員控制裝置記錄的位置處的片晶；以及用戶監(jiān)視器和數(shù)據(jù)輸入裝置，其通信地耦合到計(jì)算機(jī)。晶片轉(zhuǎn)移裝置可將晶片從晶片盒保持器轉(zhuǎn)移到真空負(fù)載鎖；從真空負(fù)載鎖轉(zhuǎn)移到拔取器裝置并從拔取器裝置轉(zhuǎn)移到晶片盒保持器。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體晶片測(cè)試和分析。更具體地，本發(fā)明涉及來(lái)自半導(dǎo)體晶片的小于100 nm厚的樣本（在下面被稱為“片晶”）的提取，以在透射電子顯微鏡或掃描透射電子顯微鏡（共同地為S/TEM）上觀看。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體集成電路的制造以半導(dǎo)體晶片開(kāi)始，半導(dǎo)體晶片一般是在切割開(kāi)成管芯之前通過(guò)光刻來(lái)圖案化的硅盤，每一個(gè)管芯構(gòu)成個(gè)別的集成電路，集成電路然后被包裝用于出售。在圖案化之后，非常接近地檢查晶片的部分以確定過(guò)程結(jié)果經(jīng)常是期望的。由于特征的納米度量尺寸，常常使用S/TEM來(lái)執(zhí)行這個(gè)檢查，S/TEM被限制到具有小于100 nm的厚度的樣本的檢查。作為結(jié)果，必須從晶片提取片晶以通過(guò)S/TEM來(lái)成像。

這個(gè)提取以納米加工裝置開(kāi)始，納米加工裝置可以如在圖1中的簡(jiǎn)化形式中示出并在美國(guó)專利6,268,608中被更詳細(xì)地公開(kāi)，該美國(guó)專利6,268,608通過(guò)引用并入，好像在本文中被充分闡述的一樣。納米加工裝置10包括用于觀看提取地點(diǎn)和聚焦離子束（FIB）14的掃描電子顯微鏡（SEM）12，聚焦離子束（FIB）14用于移除晶片材料，從而限定片晶。氣體噴射裝置16可結(jié)合FIB 14或SEM 12來(lái)使用，以沉積選定的材料。該加工發(fā)生在真空室18中。真空負(fù)載鎖20便于在沒(méi)有開(kāi)口的情況下將晶片引入范例真空室內(nèi)并從范例真空室移除晶片。可替換地，納米加工裝置可包括用于成像和加工的FIB，但沒(méi)有SEM。

在一些實(shí)例中，納米加工裝置10用于通常在FIB 14（其用于完全分離片晶與晶片15）和極細(xì)軸22（其由微型操縱器17控制）的直接人控制的情況下完成提取（原位提取），微型操縱器17用于拾取片晶并將片晶從支承在加工臺(tái)23上的晶片15沉積到被稱為TEM柵格的樣本保持器上。在原位提取的一些實(shí)例中，片晶通過(guò)離子束誘導(dǎo)沉積附接到細(xì)軸22，并被運(yùn)送到鋸齒狀柵格，片晶再次通過(guò)離子束誘導(dǎo)沉積附接到所述鋸齒狀柵格，且然后在片晶和細(xì)軸之間的連接被切斷。

為了將新晶片引入真空室18內(nèi)，晶片移動(dòng)裝置24包括用于將晶片從晶片盒保持器28移動(dòng)到真空鎖20內(nèi)的機(jī)器人臂26。空氣過(guò)濾系統(tǒng)30在晶片移動(dòng)裝置24中維持低微粒水平，從而通過(guò)鎖20將較少的污染物引入真空室18內(nèi)。

一套支承和控制裝備32與SEM 12、FIB 14、氣體噴射裝置16和軸22交互作用。裝置套件32轉(zhuǎn)而由向用戶監(jiān)控和控制裝置36饋電和做出響應(yīng)的計(jì)算機(jī)34控制，從而許可人用戶控制過(guò)程。

真空鎖20、包括機(jī)器人臂26的晶片移動(dòng)裝置24、晶片盒保持器28、空氣過(guò)濾系統(tǒng)30以及用戶監(jiān)控和控制裝置36都被考慮為裝置10的前端40的部分。前端必須被謹(jǐn)慎地構(gòu)造以與真空室18和在真空室18內(nèi)部的裝備正確地交互作用。例如，因?yàn)镾EM 12和FIB 14對(duì)變化及其敏感，所以室18在四個(gè)氣墊42（示出兩個(gè)）上浮動(dòng)，以最小化室18的振動(dòng)。當(dāng)臂26必須將晶片裝入真空鎖20（其被設(shè)計(jì)成保持兩個(gè)晶片，以使晶片容易流進(jìn)和流出室18）中或從真空鎖20移除晶片時(shí)，剛性地附接到室18的壁的真空鎖20必須與前端40對(duì)準(zhǔn)。為了完成此，提供專門的氣動(dòng)或液壓汽缸44，以使鎖移動(dòng)入這個(gè)對(duì)準(zhǔn)。因此，通信必須使這個(gè)對(duì)準(zhǔn)過(guò)程和晶片的轉(zhuǎn)移同步。