(57)【要約】      （修正有）【課題】パターンが形成された半導体ウェーハから、透過電子顕微鏡によって観察するのに適した試験体を抜き取る統合されたステーションを提供する。【解決手段】ウェーハ・カセット・ホルダと、ウェーハ移送装置と、走査電子顕微鏡および集束イオン・ビーム、真空ロード・ロック、ならびにオペレータ制御装置を含み、オペレータ制御装置が、形成された薄片の位置を記録するナノ機械加工装置と、引抜き装置と、ウェーハ移送装置および引抜き装置を制御し、オペレータ制御装置によって記録された位置で薄片を取り外すように、引抜き装置に指令する制御コンピュータと、コンピュータに通信可能に結合されたユーザ監視およびデータ入力装置とを含む。ウェーハ移送装置は、ウェーハ・カセット・ホルダから真空ロード・ロックへ、真空ロード・ロックから引抜き装置へ、引抜き装置からウェーハ・カセット・ホルダへ、ウェーハを移送することができる。【選択図】図６
2015092156.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェーハから薄片を形成し、前記薄片を前記半導体ウェーハから取り外す方法であって、
ａ．統合薄片抜取りステーションを提供するステップであり、前記統合薄片抜取りステーションが、
ｉ．半導体ウェーハを担持する１つまたは複数のウェーハ・カセット・ホルダ、
ｉｉ．ウェーハ移送装置、
ｉｉｉ．集束イオン・ビーム、ナノ機械加工装置使用中に真空状態に維持されるナノ機械加工室、および前記室にアクセスするための真空ロード・ロックを含むナノ機械加工装置、
ｉｖ．薄片引抜き装置、
ｖ．ユーザ監視およびデータ入力装置、
ｖｉ．前記ユーザ監視およびデータ入力装置に接続されたデータ入力アセンブリを含み、前記ウェーハ移送装置および前記引抜き装置を制御するように適合されており、前記データ入力アセンブリを経由して受け取った一組の位置で薄片を取り外すように前記引抜き装置に指令するコンピュータ、および
ｖｉｉ．引抜き後の薄片保持装置
を含むステップと、
ｂ．前記ウェーハ移送装置を使用して、前記ウェーハ・カセット・ホルダから前記ナノ機械加工装置へ前記ウェーハを移送するステップと、
ｃ．前記ナノ機械加工装置を使用して、薄片を機械加工するステップと、
ｄ．前記ウェーハ移送装置を使用して、前記ウェーハを前記引抜き装置へ移送するステップと、
ｅ．前記引抜き装置を使用して、前記薄片を引抜き、前記薄片を、前記引抜き後の薄片保持装置内に配置するステップと、
ｆ．前記ウェーハ移送装置を使用して、前記１つまたは複数のウェーハ・カセット・ホルダのうちの１つのウェーハ・カセット・ホルダへ前記ウェーハを移動させるステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記ステーションが、第１のウェーハ・カセット・ホルダおよび第２のウェーハ・カセット・ホルダを含み、前記ウェーハが、最初は前記第１のウェーハ・カセット・ホルダ内にあり、前記引抜き装置から前記第２のウェーハ・カセット・ホルダ内へ移される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
専らコンピュータによって実行され、前記コンピュータが、前記ナノ機械加工装置と前記引抜き装置の両方を制御する、請求項１または請求項２に記載の方法。
【請求項４】
コンピュータによって実行されるが、薄片の機械加工は人間が支援する、請求項１または請求項２に記載の方法。
【請求項５】
コンピュータによって実行されるが、前記薄片の引抜きは人間が支援する、請求項１または請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記ナノ機械加工装置を使用して、前記ウェーハから追加の薄片を機械加工するステップと、前記引抜き装置を使用して、前記追加の薄片を引抜き、前記追加の薄片を前記引抜き後の薄片保持装置内に配置するステップとをさらに含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記ウェーハ移送装置がロボット・アームを含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記ユーザ監視およびデータ入力装置が、前記ナノ機械加工装置を監視および制御する第１のユーザ・ステーションと、前記引抜き装置を制御する第２のユーザ・ステーションとを含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
第１のユーザが、追加のウェーハに対して前記ナノ機械加工装置を制御し、その間に、第２のユーザが、請求項１に記載の前記薄片の前記引抜きを制御する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記ナノ機械加工ステーションが走査電子顕微鏡をさらに含む、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記データ入力アセンブリが、前記ユーザ監視およびデータ入力装置への前記接続以外のポートを含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
データ入力アセンブリを有し、統合薄片抜取りステーションを制御するように接続されたコンピュータであり、統合薄片抜取りステーションが、そのうちの少なくとも１つのウェーハ・カセット・ホルダが半導体ウェーハを担持する１つまたは複数のウェーハ・カセット・ホルダと、ウェーハ移送装置と、真空ロード・ロックを有するナノ機械加工室を有するナノ機械加工装置と、薄片引抜き装置と、前記データ入力アセンブリに通信可能に接続されたユーザ入力および制御装置とを含む、コンピュータ上に実装されたときに以下の制御動作、すなわち：
ａ．前記ウェーハ・カセット・ホルダから前記ナノ機械加工装置へ前記ウェーハを移送するように、前記ウェーハ移送装置に指令する制御動作、
ｂ．前記データ入力アセンブリを経由して将来の薄片部位のリストを受け取る制御動作、
ｃ．薄片を機械加工するように指令する制御動作、
ｄ．前記ウェーハを前記引抜き装置へ移送するように、前記ウェーハ移送装置に指令する制御動作、
ｅ．前記薄片を引抜き、前記薄片を、前記引抜き後の薄片保持装置内に配置するように、前記薄片引抜き装置に指令する制御動作、および
ｆ．前記ウェーハ・カセット・ホルダのうちの１つのウェーハ・カセット・ホルダへ前記ウェーハを移動させるように、前記ウェーハ移送装置に指令する制御動作
を実行するプログラムを有する非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項１３】
薄片を機械加工するように指令する前記制御動作が、前記ユーザ入力および制御装置に制御を委譲して、人間のオペレータが前記薄片を機械加工することを可能にすることを含む、請求項１２に記載の記憶媒体。
【請求項１４】
前記データ入力アセンブリが、データを受け取る追加のポートを含み、前記部位のリストが、前記ユーザ入力および制御装置からは来ない、請求項１２または請求項１３に記載の記憶媒体。
【請求項１５】
パターンが形成された半導体ウェーハから、透過電子顕微鏡によって観察するのに適した試験体を抜き取る統合されたステーションであって、
ａ．ウェーハ・カセット・ホルダと、
ｂ．ウェーハ移送装置と、
ｃ．走査電子顕微鏡および集束イオン・ビーム、真空ロード・ロック、ならびにオペレータ制御装置を含み、前記オペレータ制御装置が、形成された薄片の位置を記録するナノ機械加工装置と、
ｄ．引抜き装置と、
ｅ．データ入力アセンブリを含み、前記ウェーハ移送装置および前記引抜き装置を制御するように適合されており、前記データ入力アセンブリを介して受け取った一組の位置で薄片を取り外すように、前記引抜き装置に指令する制御コンピュータと、
ｆ．前記データ入力アセンブリのところで前記コンピュータに通信可能に結合されたユーザ監視およびデータ入力装置と
を備え、
ｇ．前記ウェーハ移送装置が、前記ウェーハ・カセット・ホルダから前記真空ロード・ロックへ、前記真空ロード・ロックから前記引抜き装置へ、前記引抜き装置から前記ウェーハ・カセット・ホルダへ、ウェーハを移送することができる
統合されたステーション。
【請求項１６】
第１のウェーハ・カセット・ホルダおよび第２のウェーハ・カセット・ホルダを含み、前記ウェーハが、最初は前記第１のウェーハ・カセット・ホルダ内にあり、前記引抜き装置から前記第２のウェーハ・カセット・ホルダ内へ移される、請求項１５に記載のステーション。
【請求項１７】
前記ウェーハ移送装置がロボット・アームを含む、請求項１５または請求項１６に記載のステーション。
【請求項１８】
エア・フィルタ・システムをさらに含む、請求項１５から１７のいずれか一項に記載のステーション。
【請求項１９】
前記ユーザ監視およびデータ入力装置が、前記ナノ機械加工装置を監視および制御する第１のユーザ・ステーションと、前記引抜き装置を制御する第２のユーザ・ステーションとを含む、請求項１５から１８のいずれか一項に記載のステーション。
【請求項２０】
統合された電源装置を含む、請求項１５から１９のいずれか一項に記載のステーション。
【請求項２１】
前記データ入力アセンブリが、前記ユーザ監視およびデータ入力装置への前記接続に加えて、追加のデータ・ポートを含む、請求項１５から２０のいずれか一項に記載のステーション。
【請求項２２】
前記引抜き装置が振動絶縁台上に配置された、請求項１５から２１のいずれか一項に記載のステーション。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェーハの試験および分析に関する。より詳細には、本発明は、透過型電子顕微鏡または透過型走査電子顕微鏡（一括してＳ／ＴＥＭ）で観察するための厚さ１００ｎｍ未満の試験体（以下では「薄片（ｌａｍｅｌｌａ）」と呼ぶ）を半導体ウェーハから抜き取ることに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路の製造は半導体ウェーハから始まる。半導体ウェーハは一般にシリコンの円板であり、これに、フォトリソグラフィによってパターンが形成され、その後、切断されて、それぞれが個々の集積回路を構成するダイが形成され、次いでパッケージングされて販売される。パターンが形成された後、このプロセスの結果を判定するために、ウェーハの断面を非常に綿密に検査することがしばしば望ましい。特徴部分（ｆｅａｔｕｒｅ）の寸法はナノメートル規模であるため、この検査はしばしば、厚さ１００ｎｍ未満の試験体の検査に限定されるＳ／ＴＥＭを使用して実行される。その結果、Ｓ／ＴＥＭによって画像化するために、ウェーハから薄片を抜き取る必要がある。
【０００３】
この抜取りはナノ機械加工装置（ｎａｎｏｍａｃｈｉｎｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅ）から始まり、この装置は、簡略化された形態で図１に示されている、米国特許第６，２６８，６０８号により詳細に開示されているような装置とすることができる。この特許文献は、参照により、あたかもその全体が本明細書に記載されているかのように組み込まれる。ナノ機械加工装置１０は、抜取り部位を観察するために使用される走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）１２と、ウェーハ材料を除去し、それによって薄片を画定するために使用される集束イオン・ビーム（ＦＩＢ）１４とを含む。ＦＩＢ１４またはＳＥＭ１２とともにガス注入装置１６を使用して、選択した材料を堆積させることができる。この機械加工は真空室１８内で実施される。真空ロード・ロック２０が、開放することなしに試料真空室内へウェーハを導入し取り出すことを容易にする。あるいは、ナノ機械加工装置は、画像化と機械加工の両方の目的に使用されるＦＩＢを含み、ＳＥＭを含まない。
【０００４】
場合によっては、ナノ機械加工装置１０を使用して抜取りを完了させる（原位置（ｉｎ  ｓｉｔｕ）抜取り）。この抜取りでは一般に、ウェーハ１５から薄片を完全に切り離すために使用されるＦＩＢ１４と、マイクロマニピュレータ１７によって制御される非常に細いシャフト２２とを人間が直接に制御する。細いシャフト２２は、機械加工ステージ２３上に支持されたウェーハ１５から薄片を取り上げ、ＴＥＭグリッド（ｇｒｉｄ）と呼ばれる試料ホルダ上へ置くために使用される。原位置抜取りの場合によっては、薄片が、イオン・ビーム誘起堆積によって細いシャフト２２に取り付けられ、歯の付いたグリッドへ輸送される。薄片は、このグリッドに、やはりイオン・ビーム誘起堆積によって取り付けられ、次いで薄片と細いシャフトの間の接続が切断される。
【０００５】
真空室１８内に新しいウェーハを導入するために、ウェーハ移動装置２４が、ウェーハ・カセット・ホルダ２８から真空ロック２０内へウェーハを移動させるロボット・アーム２６を含む。エア・フィルタ・システム３０が、ウェーハ移動装置２４内を低微粒子レベルに維持し、それによってロック２０を通過して真空室１８内に導入される汚染物の数をより少なくする。
【０００６】
支援および制御機器３２の一式が、ＳＥＭ１２、ＦＩＢ１４、ガス注入装置１６およびシャフト２２とインタフェースする。一式の支援および制御機器３２はコンピュータ３４によって制御され、コンピュータ３４は、ユーザ監視および制御装置３６に情報を供給し、ユーザ監視および制御装置３６に応答して、人間のユーザがこのプロセスを制御することを可能にする。
【０００７】
真空ロック２０、ロボット・アーム２６を含むウェーハ移動装置２４、ウェーハ・カセット・ホルダ２８、エア・フィルタ・システム３０、およびユーザ監視および制御装置３６は全て、装置１０のフロント・エンド（ｆｒｏｎｔ  ｅｎｄ）４０の部分であるとみなされる。このフロント・エンドは、真空室１８および真空室１８内の機器と適正にインタフェースするように慎重に構築されなければならない。例えば、ＳＥＭ１２およびＦＩＢ１４は振動に対して極めて敏感であるため、室１８は、４つの空気圧クッション４２（２つが示されている）上で浮かび、室１８の振動をできる限り小さく抑える。アーム２６が、真空ロック２０（室１８内外へのウェーハの流れを容易にするために２枚のウェーハを保持するように設計されている）内にウェーハを装填し、真空ロック２０からウェーハを取り出さなければならないときには、室１８の壁に強固に取り付けられた真空ロック２０とフロント・エンド４０が位置合せされている必要がある。これを実行するため、この位置合せされた位置にロックを移動させる特別な空気圧または液圧シリンダ４４が提供される。したがって、通信によって、この位置合せプロセスとウェーハの移送を同期させなければならない。
【０００８】
この原位置薄片取外し技法は、後述する外位置（ｅｘ  ｓｉｔｕ）技法よりも人間がかける多くの時間およびナノ機械加工装置にかかるより多くの時間を必要とし、それによってこの装置のスループットが低下する。このことは、高価な高スループット装置にとって非常に望ましくない。現在設計段階にあるナノ機械加工装置は、薄片当たり約１０から２０分のスループットを有するはずであり、薄片の抜取りは潜在的に、これに薄片当たり３から５分を追加する。したがって、ナノ機械加工装置の外部で薄片の抜取りを実行すること（外位置抜取り）ができれば、スループットをかなり増大させることができる。
【０００９】
図２には、外位置引抜き装置（ｐｌｕｃｋｅｒ）１１０が簡略化された形態で示されており、この外位置引抜き装置は、米国特許第８，３５７，９１３号明細書により詳細に記載されている。この特許文献は、参照により、あたかもその全体が本明細書に記載されているかのように組み込まれる。図２を参照すると、ステージ１１２がウェーハ（図示せず）を支持し、照明源１１４が、光ファイバ束１１６を利用して傾斜照明を提供する。光学顕微鏡１１８が拡大視を可能にし、マイクロマニピュレータ１２２によって制御された真空シャフト１２０が、後により詳細に説明するプロセスで薄片を引き抜くのに使用される。一式の制御および支援機器１２４が、光学顕微鏡１１８、照明源１１４および真空シャフト１２０を整備し、制御する。一式の制御および支援機器１２４は、データ入力アセンブリを含むコンピュータ１２６によって制御され、コンピュータ１２６は、ユーザ監視および制御システム１２８に情報を供給し、ユーザ監視および制御システム１２８によって制御される。一実施形態では、コンピュータ１２６のデータ入力アセンブリが、イーサネット（登録商標）接続、ＵＳＢポートなどの追加のデータ・ポートを含む。さらに、ウェーハ移動装置１３０が、ロボット・アーム１３２を使用して、ウェーハを、ウェーハ・カセット・ホルダ１３４からステージ１１２へ移動させる。最後に、エア・フィルタ・システム１４０が、ステーション１１０内の空気を清浄に維持する。
【００１０】
図３を参照すると、装置１１０などの外位置引抜き装置へウェーハを送る準備としてナノ機械加工されて薄片２１２が形成されたウェーハ２１０の断面が示されている。Ｓ／ＴＥＭによって画像化するのに十分な薄さに形成されたＳ／ＴＥＭで観察するエリア２１４を含む薄片２１２はそれぞれ、ナノ機械加工装置１０内で調製され、上方へ延びる側部切削２１８によって部分的に画定された一対のウェーハ材料タブ２１６によってウェーハに接続されたままにされ、そのため、それぞれの薄片の位置は、引き抜かれるまで固定されたままである。
【００１１】
図４および５を参照すると、既知の向きの薄片２１２との最適な係合を提供するように適合された予め設定された角度２２４で、それぞれの薄片の既知の位置まで導かれた真空シャフト２２０を使用することによって、外位置引抜き装置１１０が薄片２１２を解放する。真空シャフト２２０は、位置２２０’まで動かされ、薄片２１２と接触する。真空シャフト２２０を使用して、タブ２１６（図３）が破断するまで薄片２１２を押したり引いたりする。真空シャフト２２０は次いで薄片２１２を持ち上げ、薄片２１２を、画像化のためＳ／ＴＥＭ装置へ輸送するための薄片保持グリッド（図示せず）内に配置する。残念なことに、外位置引抜き装置の費用に加えて、ナノ機械加工装置から外位置引抜き装置へウェーハおよびデータを移動させなければならないという複雑さが、この解決方の望ましを限定的なものにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】米国特許第６，２６８，６０８号明細書
【特許文献２】米国特許第８，３５７，９１３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、ウェーハから薄片を完全に抜き取る、より高スループットの装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
したがって、本発明の好ましい一実施形態は、薄片を形成するための完全に統合された薄片抜取りステーションである。このステーションは、ナノ機械加工装置と、薄片をウェーハから取り外し、その薄片を、Ｓ／ＴＥＭへ輸送するためのグリッド内に配置する薄片引抜き装置の両方を含む。加えて、１つまたは複数のウェーハ・カセット・ホルダが、このステーション内にウェーハを導入し、このステーションからウェーハを取り出することを可能にし、ウェーハ移送装置が、ウェーハを、ウェーハ・カセット・ホルダからナノ機械加工装置へ移動させ、ナノ機械加工装置から引抜き装置へ移動させ、次いで再びウェーハ・カセット・ホルダへ移動させる。他の好ましい実施形態は、このステーションを使用して薄片を形成する方法であり、薄片は、ウェーハ移送装置を使用してウェーハ・カセット・ホルダからナノ機械加工ステーションへウェーハを移動させ、薄片を機械加工し、次いでウェーハ移送装置を使用してウェーハを引抜きステーションへ移送し、引抜きステーションが薄片を引抜き、その薄片を保持装置内に配置することによって形成される。最後に、ウェーハを保持ステーションへ戻す。第３の実施形態は、この方法を実行するためのコンピュータ・プログラムを保持したコンピュータ可読記憶媒体である。
【００１５】
以上では、以下の本発明の詳細な説明をより十分に理解できるように、本発明の特徴および技術上の利点をかなり広く概説した。以下では、本発明の追加の特徴および利点を説明する。開示される着想および特定の実施形態を、本発明の同じ目的を達成するために他の構造体を変更しまたは設計するベースとして容易に利用することができることを当業者は理解すべきである。さらに、このような等価の構造体は、添付の特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨および範囲を逸脱しないことを当業者は理解すべきである。
【００１６】
次に、本発明および本発明の利点のより完全な理解のため、添付図面に関して書かれた以下の説明を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】先行技術のナノ機械加工装置のブロック図である。
【図２】先行技術の外位置薄片引抜き装置のブロック図である。
【図３】ウェーハ基板から形成された、ウェーハ基板にまだつながっている先行技術の薄片の大きく拡大された正面図である。
【図４】外位置引抜き装置内にあって真空シャフトが接近している図１の薄片の大きく拡大された側面図である。
【図５】真空シャフトが薄片に最終的に接近している図２の環境を示す図である。
【図６】統合された薄片製作ステーションの平面図である。
【図７】図６のステーション上での薄片製作の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図６に示された本発明の好ましい一実施形態は、パターンが形成された半導体ウェーハから薄片を製作する統合薄片抜取りステーション３１０の形態をとり、統合薄片抜取りステーション３１０は、ステーション３１０内へウェーハを装填しステーション３１０からウェーハを取り出すためのウェーハ・カセット・ホルダ３１２と、ロボット・アーム３１６を含むウェーハ移送モジュール３１４と、真空ロック・ポート３２０とを含むフロント・エンド３１１を有する。ウェーハ３３１を保持している状態が示されている装置１１０と同様の薄片引抜き装置３３０もフロント・エンド３１１の一部である。引き抜かれた薄片は保持グリッド３３３内に置かれる。保持グリッド３３３は、ナノ機械加工ステーション３１８へ移動させることができ、ナノ機械加工ステーション３１８が使用することができるように設計されている。任意選択で、フロント・エンド３１１は、第２のウェーハ・カセット・ホルダ３３２を含むことができる。装置１０と同様のナノ機械加工装置３１８は、真空ロック・ポートに強固に接続されたナノ機械加工真空室３２２を含む。先行技術のシステム１０の要素４２および４４と同様の振動絶縁および位置合せシステム（図示せず）が、振動絶縁機能、およびポート３２０とフロント・エンド３１１の残りの部分との間の位置合せ機能を実行する。
【００１９】
統合ステーション３１０の動作は、装置３１０のさまざまな部分にデータ線（図示せず）によって接続された制御コンピュータ３３４によって調整される。コンピュータ３３４は、コンピュータ３３４上に実装されたときに後述するプロセス４１０（図７）のステップを実行するプログラムを有する非一時的コンピュータ可読記憶媒体を含む。コンピュータ３３４には、データ線（図示せず）によってユーザ監視およびデータ入力装置３３６が接続されており、ユーザ監視およびデータ入力装置３３６にはコンピュータ３３４によって情報が供給され、ユーザ監視およびデータ入力装置３３６はコンピュータ３３４を制御する。好ましい一実施形態では、装置３３６が、ナノ機械加工装置３１８を制御するユーザ・ステーションと、引抜き装置３３０を制御する別のステーションとを含み、そのため、２人のユーザが装置３３６を同時に使用することができる。一人のユーザが装置３１８を制御し、もう一人のユーザが装置３３０を制御する。エア・フィルタ・システム３４０が、引抜き装置３３０およびウェーハ移送モジュール３１４内の空気を清浄に維持する。ステーション３１０は、ナノ機械加工装置１０および引抜き装置１１０では別個であり、結合しやすい電源機能を結合する統合された電源装置３５０を含む。引抜き装置３３０は、任意選択で、フロント・エンド３１１内に配置されフロント・エンド３１１によって支持された振動絶縁台上に配置される。このような実施形態では、フロント・エンド３１１が、引抜き装置３３０用の振動絶縁台を支持し、同時に、独自の振動絶縁ステーションを含むナノ機械加工ステーション３１８とインタフェースする。
【００２０】
図７を参照して、装置３１０を使用する方法（ステップ群４１０）をおおまかに概説する。最初に、ウェーハ・カセット・ホルダ３１２内にウェーハ・カセットを配置し（ステップ４１２）、次いで、ウェーハ・カセット・ホルダ３１２内のウェーハと協働してナノ機械加工室３２２内へ入れるように、ロボット・アーム１６および真空ロック・ポート３２０に命じる（ステップ４１４）。同時に、ユーザ・ステーションを介して、またはイーサネット接続、ＵＳＢポートなどのコンピュータ３３４の追加のデータ・ポートを経由して、一組の１つまたは複数の目的の薄片の位置をコンピュータ３３４にロードし（データ・ステップ４１６）、位置ごとに（開始４１８および終了４２４によって定義されたｄｏ  ｗｈｉｌｅループ）、ウェーハ３３１を機械加工して薄片を形成するように、ナノ機械加工装置３１８に指令する（ステップ４２０）。薄片は、タブによってウェーハに接続されていることが好ましい。一実施形態では、ユーザ監視およびデータ入力装置３３６に制御を委譲して、人間のオペレータが薄片を機械加工することを可能にする。後に参照するため、このプロセス中または直後に、ウェーハ、薄片および薄片が形成された部位のＳＥＭまたはＦＩＢ画像ならびにこれらの画像から得られたデータを含むデータを集めることができる（４２２）。さらに、機械加工中のウェーハ３３１の位置、位置合せおよび向きデータ、ならびに薄片の品質および薄片形成の成功または失敗の計量値を集めることができる。後に参照するため、何らかの異常を示す薄片部位の走査電子顕微鏡画像を形成することができる（４２２）。
【００２１】
薄片が形成された後、コンピュータは、ナノ機械加工装置３１８からウェーハを取り出し、そのウェーハを薄片引抜き装置３３０内に配置し、位置合せするように、真空ロック・ポート３２０およびロボット・アーム３１６に指令する（ステップ４２６）。薄片引抜き装置３３０は次いで、薄片位置ごとに（開始ブロック４２８から終了ブロック４３２までのループ）、薄片を切り離し、それらの薄片を、画像化のためＳ／ＴＥＭへ輸送するためのグリッド内に配置する（ステップ４３０）。うまく形成されなかった薄片または偶発的に外れた薄片を切り離そうとすることを防ぐために、このプロセス中に、ステップ４２２で集めたデータを使用することができる。好ましい一実施形態ではこのプロセスが自動だが、他の実施形態では人間による支援が加わる。
【００２２】
コンピュータは次いで、薄片引抜き装置３３０からウェーハを取り出し、そのウェーハを、ウェーハ・カセット・ホルダ３１２内に再び置くように、ロボット・アームに指令する（ステップ４３４）。ウェーハ・カセット・ホルダ３１２内で、ウェーハは、さらなる配置に備えて保持される。そうでない場合、ウェーハは、さらなる調査のために製造ラインへ戻されるか、または薄片のＳ／ＴＥＭ分析によって示され、状況が許す場合、ナノ機械加工ステーションへ戻される（ステップ４３８）。
【００２３】
統合薄片抜取りステーション３１０は、先行技術の構成にはない多くの利点を提供する。第１に、ナノ機械加工装置および完全に別個の薄片引抜き装置の両方に対してフロント・エンドを有するのとは対照的に、装置３１０全体に対して、引抜きステーション３３０が組み込まれたフロント・エンド３１１が１つだけ必要である。さらに、２つの別個の装置に対して２つの別個のエア・フィルタ・システムが使用されるのとは対照的に、装置３１０に対して単一のエア・フィルタ・システム３４０が使用される。さらに、単一の制御コンピュータ３３４は、ナノ機械加工装置３１８と薄片引抜き装置３３０の間のデータの完全な共有をよりたやすく可能にする。最後に、統合された電源装置３５０は、２つの別個の電源装置に固有の重複を回避する。装置３１０のフロント・エンド内に引抜き装置３３０を提供することによって、費用が低下し、スループットが増大し、そうでなければ別個のステーション間でウェーハを移動させなければならない作業員の作業負荷が軽くなる。
【００２４】
本発明のいくつかの実施形態は、半導体ウェーハから薄片を形成し、その薄片を半導体ウェーハから取り外す方法であって、
統合薄片抜取りステーションを提供するステップであり、この統合薄片抜取りステーションが、
半導体ウェーハを担持する１つまたは複数のウェーハ・カセット・ホルダ、
ウェーハ移送装置、
集束イオン・ビーム、ナノ機械加工装置使用中、真空状態に維持されるナノ機械加工室、および前記室にアクセスするための真空ロード・ロックを含むナノ機械加工装置、
薄片引抜き装置、
ユーザ監視およびデータ入力装置、
前記ユーザ監視およびデータ入力装置に接続されたデータ入力アセンブリを含み、前記ウェーハ移送装置および前記引抜き装置を制御するように適合されており、前記データ入力アセンブリを経由して受け取った一組の位置で薄片を取り外すように前記引抜き装置に指令するコンピュータ、および
引抜き後の薄片保持装置
を含むステップと、
前記ウェーハ移送装置を使用して、前記ウェーハ・カセット・ホルダから前記ナノ機械加工装置へ前記ウェーハを移送するステップと、
ナノ機械加工装置を使用して、薄片を機械加工するステップと、
前記ウェーハ移送装置を使用して、前記ウェーハを前記引抜き装置へ移送するステップと、
前記引抜き装置を使用して、前記薄片を引抜き、前記薄片を、前記引抜き後の薄片保持装置内に配置するステップと、
前記ウェーハ移送装置を使用して、前記１つまたは複数のウェーハ・カセット・ホルダのうちの１つのウェーハ・カセット・ホルダへ前記ウェーハを移動させるステップと
を含む方法を提供する。
【００２５】
いくつかの実施形態では、このステーションが、第１のウェーハ・カセット・ホルダおよび第２のウェーハ・カセット・ホルダを含み、前記ウェーハが、最初は前記第１のウェーハ・カセット・ホルダ内にあり、前記引抜き装置から前記第２のウェーハ・カセット・ホルダ内へ移される。
【００２６】
いくつかの実施形態では、この方法が、専らコンピュータによって実行され、このコンピュータが、前記ナノ機械加工装置と前記引抜き装置の両方を制御する。
【００２７】
いくつかの実施形態では、この方法が、コンピュータによって実行されるが、薄片の機械加工は人間が支援する。
【００２８】
いくつかの実施形態では、この方法が、コンピュータによって実行されるが、前記薄片の引抜きは人間が支援する。
【００２９】
いくつかの実施形態では、この方法が、前記ナノ機械加工装置を使用して、前記ウェーハから追加の薄片を機械加工するステップと、前記引抜き装置を使用して、前記追加の薄片を引抜き、前記追加の薄片を前記引抜き後の薄片保持装置内に配置するステップとをさらに含む。
【００３０】
いくつかの実施形態では、ウェーハ移送装置がロボット・アームを含む。
【００３１】
いくつかの実施形態では、前記ユーザ監視およびデータ入力装置が、ナノ機械加工装置を監視および制御する第１のユーザ・ステーションと、引抜き装置を制御する第２のユーザ・ステーションとを含む。
【００３２】
いくつかの実施形態では、第１のユーザが、追加のウェーハに対してナノ機械加工装置を制御し、その間に、第２のユーザが、薄片の引抜きを制御する。
【００３３】
いくつかの実施形態では、前記ナノ機械加工ステーションが走査電子顕微鏡をさらに含む。
【００３４】
いくつかの実施形態では、前記データ入力アセンブリが、前記ユーザ監視およびデータ入力装置への前記接続以外のポートを含む。
【００３５】
本発明のいくつかの実施形態は、データ入力アセンブリを有し、統合薄片抜取りステーションを制御するように接続されたコンピュータであり、統合薄片抜取りステーションが、そのうちの少なくとも１つのウェーハ・カセット・ホルダが半導体ウェーハを担持する１つまたは複数のウェーハ・カセット・ホルダと、ウェーハ移送装置と、真空ロード・ロックを有するナノ機械加工室を有するナノ機械加工装置と、薄片引抜き装置と、前記データ入力アセンブリに通信可能に接続されたユーザ入力および制御装置とを含む、コンピュータ上に実装されたときに以下の制御動作、すなわち：
前記ウェーハ・カセット・ホルダから前記ナノ機械加工装置へ前記ウェーハを移送するように、前記ウェーハ移送装置に指令する制御動作、
前記データ入力アセンブリを経由して将来の薄片部位のリストを受け取る制御動作、
薄片を機械加工するように指令する制御動作、
前記ウェーハを前記引抜き装置へ移送するように、前記ウェーハ移送装置に指令する制御動作、
前記薄片を引抜き、前記薄片を、前記引抜き後の薄片保持装置内に配置するように、前記薄片引抜き装置に指令する制御動作、および
前記ウェーハ・カセット・ホルダのうちの１つのウェーハ・カセット・ホルダへ前記ウェーハを移動させるように、前記ウェーハ移送装置に指令する制御動作
を実行するプログラムを有する非一時的コンピュータ可読記憶媒体を提供する。
【００３６】
いくつかの実施形態では、薄片を機械加工するように指令するプログラム・コマンドが、前記ユーザ入力および制御装置に制御を委譲して、人間のオペレータが前記薄片を機械加工することを可能にすることを含む。
【００３７】
いくつかの実施形態では、前記データ入力アセンブリが、データを受け取る追加のポートを含み、前記部位のリストが、前記ユーザ入力および制御装置からは来ない。
【００３８】
本発明のいくつかの実施形態は、パターンが形成された半導体ウェーハから、透過電子顕微鏡によって観察するのに適した試験体を抜き取る統合されたステーションであって、
ウェーハ・カセット・ホルダと、
ウェーハ移送装置と、
走査電子顕微鏡および集束イオン・ビーム、真空ロード・ロック、ならびにオペレータ制御装置を含み、前記オペレータ制御装置が、形成された薄片の位置を記録するナノ機械加工装置と、
引抜き装置と、
データ入力アセンブリを含み、前記ウェーハ移送装置および前記引抜き装置を制御するように適合されており、前記データ入力アセンブリを介して受け取った一組の位置で薄片を取り外すように、前記引抜き装置に指令する制御コンピュータと、
前記データ入力アセンブリのところで前記コンピュータに通信可能に結合されたユーザ監視およびデータ入力装置と
を備え、
前記ウェーハ移送装置が、前記ウェーハ・カセット・ホルダから前記真空ロード・ロックへ、前記真空ロード・ロックから前記引抜き装置へ、前記引抜き装置から前記ウェーハ・カセット・ホルダへ、ウェーハを移送することができる
統合されたステーションを提供する。
【００３９】
いくつかの実施形態では、このステーションが、第１のウェーハ・カセット・ホルダおよび第２のウェーハ・カセット・ホルダを含み、前記ウェーハが、最初は前記第１のウェーハ・カセット・ホルダ内にあり、前記引抜き装置から前記第２のウェーハ・カセット・ホルダ内へ移される。
【００４０】
いくつかの実施形態では、ウェーハ移送装置がロボット・アームを含む。
【００４１】
いくつかの実施形態では、このステーションが、エア・フィルタ・システムをさらに含む。
【００４２】
いくつかの実施形態では、ユーザ監視およびデータ入力装置が、ナノ機械加工装置を監視および制御する第１のユーザ・ステーションと、引抜き装置を制御する第２のユーザ・ステーションとを含む。
【００４３】
いくつかの実施形態では、このステーションが、統合された電源装置を含む。
【００４４】
いくつかの実施形態では、データ入力アセンブリが、前記ユーザ監視およびデータ入力装置への前記接続に加えて、追加のデータ・ポートを含む。
【００４５】
いくつかの実施形態では、引抜き装置が振動絶縁台上に配置される。
【００４６】
本発明および本発明の利点を詳細に説明したが、添付の特許請求の範囲によって定義された本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、本明細書に、さまざまな変更、置換および改変を加えることができることを理解すべきである。さらに、本出願の範囲が、本明細書に記載されたプロセス、機械、製造、組成物、手段、方法およびステップの特定の実施形態に限定されることは意図されていない。当業者なら本発明の開示から容易に理解するように、本明細書に記載された対応する実施形態と実質的に同じ機能を実行し、または実質的に同じ結果を達成する既存のまたは今後開発されるプロセス、機械、製造、組成物、手段、方法またはステップを、本発明に従って利用することができる。したがって、添付の特許請求の範囲は、その範囲内に、このようなプロセス、機械、製造、組成物、手段、方法またはステップを含むことが意図されている。
【符号の説明】
【００４７】
３１０  統合薄片抜取りステーション
３１１  フロント・エンド
３１２  ウェーハ・カセット・ホルダ
３１４  ウェーハ移送モジュール
３１８  ナノ機械加工ステーション
３３０  薄片引抜き装置
３３１  ウェーハ
３３４  制御コンピュータ
３３６  ユーザ監視およびデータ入力装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2015092156.tif 000009
【外国語明細書】
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2015092156000002.pdf
2015092156000003.pdf
2015092156000004.pdf