[發明專利]用于半導體樣品工作流的方法和裝置

有效

• 申請號: 201710463493.6
• 申請日: 2017-06-19
• 公開（公告）號: CN107527849B
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發明（設計）人: K·巴拉紹夫;T·米勒
• 申請（專利權）人: FEI公司
• 主分類號: H01L21/677
• 分類號: H01L21/677
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 李曉芳

本發明涉及用于半導體樣品工作流的方法和裝置。描述了用于使用現有的自動化基礎設施(諸如前開口一體盒(FOUP))在半導體制造設施中自動傳送和存儲透射電子顯微鏡(TEM)和掃描/透射電子顯微鏡(STEM)薄片樣品的裝置和方法。還提供了對應于半導體晶片、數據存儲晶片或太陽能電池晶片的外部尺寸的晶片復制品，其中該復制品適于存儲、攜帶和/或提供用于測試從半導體晶片、數據存儲晶片或太陽能電池晶片取得的樣品的測試平臺。

技術領域

本發明一般涉及用于對半導體芯片和數據存儲晶片的樣品的評估的方法和裝置，包括用于由透射電子顯微鏡(TEM)和/或掃描透射電子顯微鏡(STEM)以及包括能量分散光譜(EDS)和電子能量損失光譜(EELS)的TEM相關技術進行分析的方法和裝置。

背景技術

在不限制本發明的范圍的情況下，結合半導體晶片和數據存儲晶片的現有采樣來描述本發明的背景。數據存儲基板(晶片)在整體外觀上與半導體晶片相似，但是數據存儲基板通常由不同的材料組成。

其上形成有電路的半導體基板通常是晶體半導體材料(最通常是硅)的薄盤，并且被稱為晶片。晶片通過切割生長的晶錠或晶棒來形成。在將晶片研磨成均勻的厚度和表面均勻性之后，晶片被拋光至鏡面光潔度并且被清潔。然后制備好的晶片就準備好進行集成電路制造了。在半導體制造工廠或“FAB”中，在沉積金屬層和介電層以及進一步蝕刻之前晶片被傳送通過熱氧化、光刻、蝕刻、摻雜以及相同步驟的重復的重復順序步驟。因為微電子在晶片表面上形成，所以該半導體電路的形成過程要求晶片穿過FAB中的潔凈室環境的復雜的自動化移動。典型的現代FAB將包括數百件專門的裝備。半導體晶片經歷的處理量隨著電路設計的復雜性而增加。因此，300mm晶片在處理期間可以行進8到10英里，同時訪問200個以上的處理工具以經歷數百個單獨的處理步驟。

晶片在稱為FOUP的多晶片載體中被傳送通過FAB，其中FOUP代表前開口一體(或通用)盒(Front Opening Unified(or Universal)Pod)。類似地，FOUP被用來傳輸和存儲數據存儲晶片。半導體晶片和數據存儲晶片二者都是圓形平面盤，并且一般被設計為保持各種尺寸的可用晶片和盤的FOUP是可用的。

目前最先進的半導體制造使用300mm晶片來執行，但是行業正在過渡到450mm晶片，并且隨著更大的圓柱形晶體晶棒生長，預期有更大直徑的晶片。

最終，針對基本元素特性以及晶片上功能和性能來檢查已完成的半導體晶片上的電路。作為這個檢查過程的一部分，通常通過在亞納米分辨率級別的高分辨率成像來測量晶片的關鍵尺寸。獲得半導體電路區域的亞顯微結構的最佳分辨率的行業標準方法是通過掃描電子顯微鏡(SEM)和/或透射電子顯微鏡(TEM)。通過利用SEM，掃描要被觀察的晶片表面的初級電子束被聚焦到細小點。然后當表面被初級束撞擊時，從該表面發射次級電子，并且這些次級電子由SEM檢測，以形成圖像。通過使用TEM，寬電子束被指向樣品表面，并且透過樣品的電子被聚焦以形成圖像。對于TEM成像，樣品必須足夠薄，以允許寬束中的電子行進通過樣品并且在相對側出射。與TEM相似的成像技術是STEM成像。在STEM成像中，也需要薄樣品，但是在樣品平面處形成聚焦探針。首字母縮略詞(S)TEM或STEM被用來指示利用STEM或TEM的成像。此外，在某些電子顯微鏡中可能存在其它能力，包括能量分散光譜(EDS)、能量分散X射線光譜(EDX)和電子能量損耗光譜(EELS)。為了這些評估的目的，(S)TEM樣品從晶片切割并且通過(S)TEM以及樣品適合的其它分析進行成像。