(57)【要約】      （修正有）【課題】ＳＥＭ等でプローブまたは試料を正確に位置決めおよび／または方向付けすることを容易にする。【解決手段】機器１００はポジショナー制御装置１０２と荷電粒子ビーム装置１０４と測定装置１０６とを含み、工程に対して始動、調整、監視、相互データ回収、および／または終了を実行するため、相互に通信がおこなわれるよう連結されている。装置間の通信は制御ルーチンにより解釈でき、機器１００の１もしくはそれ以上の装置でプログラム化できる。【選択図】図１
2005251745.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機器であって、
ポジショナーコントローラであって、荷電粒子ビーム装置（ＣＰＢＤ）のチャンバー内の被測定物（ｄｅｖｉｃｅ  ｕｎｄｅｒ  ｔｅｓｔ、略称ＤＵＴ）およびプローブの少なくとも一方の位置決めを制御するように構成され、
ＣＢＰＤチャンバー内でＤＵＴを検査するための、前記ＣＰＢＤチャンバー内の前記ＤＵＴの方向と、
前記プローブおよび前記ＤＵＴの少なくとも一方を検査するための、前記ＣＰＢＤチャンバー内の前記プローブの方向と、
前記ＣＰＢＤチャンバー内で前記プローブと前記ＤＵＴとの接触を確立するための、前記プローブおよび前記ＤＵＴの相対方向と
のうち少なくとも１つの、少なくとも部分的な自動化による位置決め制御を含む、ポジショナーコントローラ
を有する機器。
【請求項２】
請求項１の機器において、前記少なくとも部分的な自動化による位置決め制御は、実質的な自動化による位置決め制御である。
【請求項３】
請求項１の機器において、前記少なくとも部分的な自動化による位置決め制御は、前記ＣＰＢＤチャンバー内での前記ＤＵＴの方向の位置決め制御と、前記ＣＰＢＤチャンバー内での前記プローブの方向の位置決め制御と、前記プローブと前記ＤＵＴとの相対方向の位置決め制御とを含むものである。
【請求項４】
請求項１の機器であって、この機器は、さらに、
前記ＣＰＢＤチャンバー内で固定されるように構成された操作プラットフォームであって、
ベースと、
前記ベースに連結され、前記ＤＵＴを受容するように構成されたステージと
を含む操作プラットフォームと、
複数のマニピュレータモジュールであって、それぞれ前記ベースに連結され、前記プローブおよび前記ＤＵＴの少なくとも一方を操作するように構成された複数のマニピュレータモジュールと、
インターフェースであって、前記ポジショナーコントローラと前記複数のマニピュレータモジュールの１つとの間で情報を転送するように構成されたインターフェースと
を有し、
少なくとも部分的な自動化による前記位置決め制御が、前記複数のマニピュレータモジュールのうち少なくとも１つの位置決め制御を含む
装置。
【請求項５】
請求項４の機器において、前記複数のマニピュレータモジュールは、それぞれ前記ＤＵＴに接触するように構成された取り外し自在なエンドエフェクタを有するポジショナーを含むものである。
【請求項６】
請求項１の機器において、前記プローブは、
第１の導電部と、
第２の導電部と、
前記第１および第２の導電部を電気的に絶縁する誘電体層と
を含み、
前記第１および第２の導電部が、前記ＣＰＢＤチャンバー内で前記プローブを前記ＤＵＴの導電性の機能に接触することにより、電気的に接続するように構成されているものである。
【請求項７】
請求項１の機器であって、この機器は、さらに、
少なくとも１つのエンドエフェクタを前記ＣＰＢＤチャンバー内に収納するものであって、前記プローブが検査プローブであり、前記エンドエフェクタが反対方向に延長する前記検査プローブおよびアセンブリプローブを含み、このアセンブリプローブがポジショナーと連結するように構成されている、少なくとも１つのエンドエフェクタを前記ＣＰＢＤチャンバー内に収納する、
前記アセンブリプローブと、対応する前記ポジショナーのアセンブリソケットとの接続時に前記少なくとも１つのエンドエフェクタをリリースする
ように構成された収納構造を有する機器。
【請求項８】
請求項１の機器であって、この機器は、さらに、
前記ＣＰＢＤと、前記ポジショナーコントローラと、測定装置とのうち少なくとも１つの制御を少なくとも部分的に自動化するように構成された制御ルーチンを有し、前記測定装置が、前記ＤＵＴの特徴を示す情報を前記プローブから受信するように構成されているものである。
【請求項９】
請求項１の機器であって、この機器は、さらに、
少なくとも部分的な自動化により、前記ＣＰＢＤチャンバーおよび前記ポジショナーコントローラの少なくとも一方に対し、前記プローブを空間的に関係付けるように構成された参照システム（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  ｓｙｓｔｅｍ、略称ＲＳ）を有するものである。
【請求項１０】
方法であって、
荷電粒子ビーム装置（ＣＰＢＤ）のチャンバーにプローブを移動する工程と、
前記ＣＰＢＤチャンバー内で位置決めされた被測定物（ＤＵＴ）の接触点と、前記プローブとの接触を確立する工程と、
前記プローブが前記ＤＵＴの接触点に接触している間、前記ＤＵＴの特徴を測定する工程と
を有し、
前記移動する工程と、前記確立する工程と、前記測定する工程とのうち少なくとも１つは、実質的な自動化による
方法。
【請求項１１】
請求項１０の方法において、前記移動する工程と、前記確立する工程と、前記測定する工程とは、それぞれ実質的な自動化によるものである。
【請求項１２】
請求項１０の方法であって、この方法は、さらに、
実質的な自動化による、前記ＣＰＢＤチャンバー内での、前記プローブの準備する工程と、調整する工程と、特徴付ける工程とのうち少なくとも１つを有するものである。
【請求項１３】
請求項１０の方法であって、この方法は、さらに、
前記プローブを、前記ＣＰＢＤチャンバー内に位置決めされた追加プローブと交換する工程を有し、この交換する工程は、実質的な自動化によるものである。
【請求項１４】
請求項１０の方法でって、この方法は、さらに、
前記プローブと前記ＤＵＴ接触点との接触を確立する前の、前記ＤＵＴのディプロセシング工程および準備する工程の少なくとも一方を有し、前記ＤＵＴの前記ディプロセシング工程および前記準備する工程の少なくとも一方は、前記ＣＰＢＤチャンバー内で実質的な自動化により実行されるものである。
【請求項１５】
請求項１０の方法であって、この方法は、さらに、
実質的な自動化により、前記プローブと前記ＤＵＴ接触点との接触の電気的特性を、前記接触の確立後に評価する工程と、
評価した電気的特性が所定の受入基準に達しない場合、実質的な自動化により、前記プローブを調整する工程と
を有するものである。
【請求項１６】
請求項１０の方法であって、この方法は、さらに、
前記特徴の測定後、
前記特徴に関するデータを回収する工程と、
前記回収したデータを格納する工程と、
前記格納したデータを処理する工程と、
前記ＣＰＢＤと前記電子的に通信するように構成された機器に、前記処理したデータを電子的に転送する工程と
を有し、
前記回収する工程と、前記格納する工程と、前記処理する工程と、前記転送する工程とのうち少なくとも１つは、実質的な自動化によるものである。
【請求項１７】
方法であって、
荷電粒子ビーム装置（ＣＰＢＤ）の荷電粒子ビーム（ＣＰＢＤ）に、第１および第２のプローブのどちらか一方を露出する工程と、
前記第１および第２のプローブの少なくとも一方において、前記第１および第２のプローブのどちらかが前記ＣＰＢに露出されているかを示す電流を検査する工程と
を有する方法。
【請求項１８】
請求項１７の方法であって、この方法は、さらに、
前記第１および第２のプローブの一方の操作に関する情報を取得する工程と、
少なくとも部分的な自動化により、前記第１および第２のプローブの一方の操作に関連付けられた変位経路に近似する走査を生成する工程と、
前記第１および第２のプローブの一方を、前記変位経路に実質的に沿って、前記情報に含まれる目標位置へ移動する工程と
を有する方法。
【請求項１９】
請求項１７の方法であって、この方法は、さらに、
前記ＣＰＢに露出された前記第１および第２のプローブの一方において、前記ＣＰＢにより誘導された電流に基づき、位置決め誤差を決定する工程と、
前記位置決め誤差に基づき、補正駆動信号を決定する工程と
を有する方法。
【請求項２０】
方法であって、
それぞれ荷電粒子ビーム装置（ＣＰＢＤ）のチャンバー内で位置決めされた複数のプローブのうち少なくとも１つに第１の電気信号を送信する工程と、
前記複数のプローブのうち少なくとも１つを前記ＣＰＢＤの荷電粒子ビーム（ＣＰＢ）に露出する工程と、
前記複数のプローブのうち前記少なくとも１つに関連付けられた特徴を決定するため、第２の電気信号を前記第１の電気信号と比較する工程と
を有する方法。
【請求項２１】
請求項２０の方法において、
前記複数のプローブのうち少なくとも１つに前記第１の電気信号を送信する工程は、複数の第１の電流をそれぞれ前記複数のプローブのうち対応する１つに送り、
前記複数のプローブのうち少なくとも１つを前記ＣＰＢに露出する工程は、前記複数のプローブのうち選択された１つを前記ＣＰＢに露出し、
前記第２の電気信号は、それぞれ前記複数のプローブのうち対応する１つから測定される複数の第２の電流であり、
前記複数のプローブのうち前記少なくとも１つに関連付けられた特徴を決定するため、前記第２の電気信号を前記第１の電気信号と比較する工程が、前記複数のプローブのうちどれが前記ＣＰＢに露出された前記複数のプローブのうちの前記選択された１つであるかを決定するため、前記複数の第２の電流を検査するものである。
【請求項２２】
請求項２０の方法において、
前記複数のプローブのうち少なくとも１つに第１の電気信号を送信する工程は、生成された信号を前記複数のプローブのうち選択された１つに送り、
前記複数のプローブのうち少なくとも１つを前記ＣＰＢに露出する工程は、前記複数のプローブをそれぞれ前記ＣＰＢに露出し、
前記複数のプローブのうち前記少なくとも１つに関連付けられた特徴を決定するため、前記第２の電気信号を前記第１の電気信号と比較する工程が、前記生成された信号を前記ＣＰＢＤにより作成された画像信号と比較して、前記画像信号における、前記複数のプローブのうち前記選択された１つ以外の他のプローブの表示に対し、前記複数のプローブのうち前記選択された１つの一意の表示に基づいて、前記生成された信号の送信先である、前記複数のプローブのうちの前記選択された１つを識別する。
【請求項２３】
請求項２０の方法であって、この方法は、さらに、
前記ＣＰＢＤに関連付けられた画像信号のシフトおよび運動の少なくとも一方を検査する工程と、
前記ＣＰＢＤチャンバーの環境と、前記ＣＰＢＤチャンバー内に位置する試料と、前記ＣＰＢＤチャンバー内の前記複数のプローブの１つと、のうち少なくとも１つの電気的特性のステータスおよびステータス変化の少なくとも一方を前記画像信号のシフトおよび運動に基づき、決定する工程と
を有する方法。
【請求項２４】
方法であって、
第１のプローブの第１のプローブ先端を、第２のプローブの第２のプローブ先端に近接して位置決めする工程と、
前記第１および第２のプローブ先端の少なくとも一方を形成するプローブ材料の一部が、前記第１および第２のプローブ先端の前記少なくとも一方を除去して尖鋭化するよう、前記第１および第２のプローブ先端の少なくとも一方を加熱する工程と
を有する方法。
【請求項２５】
請求項２４の方法において、前記位置決めする工程は、前記第１および第２のプローブ先端の直接の物理的接触を確立させる工程を含むものである。
【請求項２６】
請求項２４の方法において、前記加熱する工程は、
前記第１および第２のプローブ先端の前記少なくとも一方を、約６００℃〜約４，０００℃範囲の温度に加熱する工程と、
前記第１のプローブ先端と前記第２のプローブ先端との間に、約１ボルト〜約５００ボルト範囲の電圧を印加する工程と、
前記第１および第２のプローブ先端の前記少なくとも一方に、約１００ナノアンプ〜約１０マイクロアンプ範囲の電流を流す工程と
のうち少なくとも１つを含むものである。
【請求項２７】
請求項２４の方法において、前記加熱して尖鋭化する工程後、前記第１おおび第２のプローブ先端の前記少なくとも一方の先端の先は、約１０ナノメートル未満の曲線半径を有するものである。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
荷電粒子ビーム装置（ｃｈａｒｇｅｄ  ｐａｒｔｉｃｌｅ  ｂｅａｍ  ｄｅｖｉｃｅ、略称ＣＰＢＤ）は、マイクロスケールおよびナノスケールの物体に対する検査および操作の実行にしばしば必要とされる。一般に、ＣＰＢＤでは荷電粒子ビーム（ｃｈａｒｇｅｄ  ｐａｒｔｉｃｌｅ  ｂｅａｍ、略称ＣＰＢ）を使用して、研究対象の試料または焦点スポットへの照射が行われている。その場合、ＣＰＢの波長は、光学顕微鏡で使用する光の波長より著しく短い。近年のＣＰＢＤでは、サブナノメートルの分解能（最低約０．１ｎｍの分解能など）、すなわち最高約１００万倍の倍率で、原子レベルの細部を見ることができる。ＣＰＢ顕微鏡および同様に使用される他のものには、走査型電子顕微鏡（ｓｃａｎｎｉｎｇ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、略称ＳＥＭ）、集束イオンビーム（ｆｏｃｕｓｅｄ  ｉｏｎ  ｂｅａｍ、略称ＦＩＢ）顕微鏡、および透過型電子顕微鏡（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、略称ＴＥＭ）などがある。
【０００２】
走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）は、別タイプのＣＰＢ顕微鏡である。例示的なＳＥＭでは、電子のビームをある点に焦点合わせし（「スポット」モードなど）、試料の表面を走査する。検出器は、試料表面から反射される、あるいは試料表面から生じる後方散乱電子および二次電子を回収し、それらを試料について写実的な多次元画像を生成するための信号に変換する。ＳＥＭｓでは、最高約２００，０００の倍率、場合によってはそれ以上の倍率が得られる。
【０００３】
一部の用途では、プローブまたは複数のプローブをＣＰＢＤ内部で使用して、さらに試料のデータ、特性、および／または特徴が取得される。このようなプローブは、試料に関するこのようなデータ、特性、および／または特徴などを回収する目的のため、ＣＰＢＤ内での試料に対する試験、または試料を使った試験の実施にも使用される。
【０００４】
ただし、ＳＥＭまたは他のＣＰＢＤ内でプローブまたは試料を正確に位置決めおよび／または方向付けすることが困難であることがある。実際、試料を操作する目的でＣＰＢＤ内で使用する複数のプローブ同士を区別することでさえ困難な場合がある。試料上のプローブと接触点との間の、十分に物理的および／または電気的な接触を確認することも困難であることがある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
本明細書では、荷電粒子ビーム装置（ＣＰＢＤ）内の１若しくはそれ以上の試料をプロービングするための、手動の機器および方法、部分的に自動化した機器および方法、および実質的に自動化した機器および方法の例示的実施形態を開示している。例えば、このようなプロービングは、試料の１若しくはそれ以上の特徴に対する自動測定または自動検出を有するか、またはサポートしてよい。このような特徴には、機械的特徴、電気的特徴、光学的および／または化学的特徴、および／またはこれらの組み合わせ（これらに限定はされないが）などがある。本開示の範囲内の例示的な試料には、集積回路（ＩＣ）、ＩＣ半製品、ディプロセシングしたＩＣ、トランジスタ、他の電子装置およびマイクロ電子装置、マイクロ電子機械装置（ＭＥＭＳ）、電気光学装置、電気光学回路、およびこれらの組み合わせ（これらに限定はされないが）などがある。他の試料には、ナノ粒子、ナノ材料、コーティング材料、生物試料、およびこれらの組み合わせなどが可能である。本開示の範囲内のＣＰＢＤは、荷電粒子ビーム顕微鏡（ｃｈａｒｇｅｄ  ｐａｒｔｉｃｌｅ  ｂｅａｍ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、略称ＣＰＢＭ）であるか、もしくはこれを含んでよい。例えばＣＰＢＭは、集束イオンビーム（ＦＩＢ）顕微鏡、デュアルビームＦＩＢ顕微鏡、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、走査型オージェ顕微鏡（ｓｃａｎｎｉｎｇ  ａｕｇｅｒ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、略称ＳＡＭ）、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）、および環境制御型走査電子顕微鏡（ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ  ｓｃａｎｎｉｎｇ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、略称ＥＳＥＭ）などであるか、もしくはこれを含んでよい。言うまでもなく、本開示の範囲は上記の特徴、試料、またはＣＰＢＤに限定されるものではない。
【０００６】
本開示の態様に従った方法の実施形態は、（１）ＣＰＢＤへの導入用に試料を準備する工程と、（２）前記ＣＰＢＤに試料を導入する工程と、（３）１若しくはそれ以上のプローブを使った計測用に試料を準備する工程と、（４）試料の１若しくはそれ以上の特徴の測定用に前記プローブを準備する工程と、（５）前記プローブをそれに対応する試料上の目標領域に近接して位置決めする工程と、（６）前記プローブおよび前記目標領域の接触を確立する工程と、（７）前記特徴を測定する工程と、（８）プローブおよび試料を前記ＣＰＢＤから取り出す工程と、（９）１若しくはそれ以上の前処理中に回収されたデータを処理する工程との操作を実行するための、１若しくはそれ以上の工程を少なくとも部分的に含んでよい。本開示の態様に従った方法の実施形態は、１若しくはそれ以上のこのような工程中に回収されたデータを転送する工程を、追加的または二者択一的に含んでよい。このようなデータ転送は、ＴＣＰ／ＩＰまたは可能性として転送先に応じて他のプロトコルによる。ここで、考えられる転送先としては、前記ＣＰＢＤに対し中枢的または遠隔的に配置されたコンポーネントを含む、前記ＣＰＢＤの補助的な、前記ＣＰＢＤに関連付けられた、または単に前記ＣＰＢＤと通信するように構成されたコンポーネントなどがある。このような操作の１つ、いくつか、またはそれぞれ、あるいはそのために実施される前記工程は、その１若しくはそれ以上を部分的または実質的に自動化してよいものである。
【０００７】
このような自動化の態様は、１若しくはそれ以上のプローブおよび１若しくはそれ以上の試料の方向付けあるいは操作に使用する種々の装置、および特徴の測定に使用する装置の自動化により提供することができ、これらすべては、自動プロービングシステム（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｐｒｏｂｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ、略称ＡＰＳ）として通信可能に連結してよい。これにより、上記操作の始動、調整、または終了を制御するため、またはこのような操作中に実行される１若しくはそれ以上の前記工程のため、これらの装置間で通信が可能である。このような通信は、例えば前記ＡＰＳの制御時、および／またはユーザ入力の不在時に、これらの装置間で自動的に行うことも可能である。
【０００８】
一実施形態では、前記ＡＰＳは参照システム（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  Ｓｙｓｔｅｍ、略称ＲＳ）に依存するか、またはこれを使用することにより、このＡＰＳを有する種々の装置の可動コンポーネントの方向付けについて、可動コンポーネント間の相互参照、および固定コンポーネントまたは固定装置との参照が可能になる。このように、前記ＲＳは、可動および固定のコンポーネント間のまたは装置間の空間的関係を含む、前記ＡＰＳ内での空間的関係の監視をサポートまたは提供する。例えば、一実施形態では、種々の装置の可動コンポーネントの空間的関係を使って、プローブ先端を相互に、および／またはプローブ中の試料の特徴に対し、自動的に位置決めすることが可能である。さらに、前記ＡＰＳの種々の装置が通信可能に連結できるため、前記ＲＳにより回収された情報を前記装置間で通信することにより、前記ＡＰＳのコンポーネントまたは装置により実行される１若しくはそれ以上の工程を始動、監視、調整、および／または終了でき、また１若しくはそれ以上のこのような工程に関するデータを回収することができる。
【０００９】
前記ＡＰＳ自体と同様に前記ＲＳおよび／または前記ＡＰＳの他のコンポーネントは、２００３年１０月３１日出願済み米国特許出願第１０／６９８，１７８号「ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＯＦ  ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ  ＤＡＧ  ＯＣＴＲＥＥ」、および／または２００３年１２月３１日出願済み米国特許出願第１０／７４９，２５６号「ＩＳＯ−ＳＵＲＦＡＣＥ  ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ  ＩＮＴＯ  ＳＰＬＡＴ  ＨＩＥＲＡＲＣＨＹ」（それぞれはこの参照によりその全体が本明細書に組み込まれる）の態様を使用するか、またはこれらに依存してよい。これらの出願はコンピュータシミュレーションおよびコンピュータ画像の態様に関し、これを使用すると本開示の範囲内のプローブ、試料、およびＣＰＢＤチャンバーの静止画像およびリアルタイム画像を生成および表示できる。例えば、このようなコンピュータシミュレーションによる画像処理は、本開示の態様に従ったＣＰＢＤチャンバー内における試料およびプローブの移送中の衝突防止手順のサポートに使用することができる。ただし、このような衝突防止は部分的または実質的に自動化した方法を含む近接性検出および／または接触検出など、より物理的な形態で追加的または二者択一的に実施できる。
【００１０】
前記ＲＳは、種々の装置、例えば位置センサ、圧力センサ、環境センサ、物質／元素センサ、および／またはタイマーを（これらに限定はされないが）有してよい。前記ＲＳは、画像処理による位置決めなどの位置的手順を実行するよう動作自在な１若しくはそれ以上の装置を含んでもよい。前記ＲＳの前記装置および／またはコンポーネントは、前記ＡＰＳの種々の装置および／またはコンポーネント、および／またはこれにより実行される工程、作用、または操作に関する情報を回収するよう動作自在にできる。このＲＳは、回収した情報を、前記装置間で通信し得るメッセージなどに変換するためのプログラムおよび／またはソフトウェアを含んでもよい。例えば、このＲＳからのメッセージは、電気信号の形態、または前記ＲＳに関連付けられたソフトウェアにより生成されるコマンドの形態であってよい。
【００１１】
前記ＲＳは、通信可能に連結された前記ＡＰＳの装置の１つにプログラムできる制御ルーチン（Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｒｏｕｔｉｎｅ、略称ＣＲ）の一部として実施できる。このような一実施形態では、前記ＲＳは前記プローブに操作可能性を付与する位置決め制御装置にプログラムした手順のセットとして前記ＣＲ内で実施される。前記ＣＲは、本開示の態様に従った自動プロービングおよび他の自動工程を可能にする種々のサブルーチンを有する場合もある。
【００１２】
前記ＲＳの種々の態様は、前記ＲＳにより実行される工程（可能性として自動工程を含む）のタイプに応じて異なる。例えば、プローブの自動準備中において前記ＲＳに必要な情報は、試料の特徴の自動測定中において前記ＲＳに必要な情報と異なる。ただし一部の実施形態では、可能性としては実行される自動工程のタイプとは無関係に、前記ＲＳは、、例えば、ＣＰＢＤにより生成される荷電粒子ビーム（ＣＰＢ）に対する試料の位置、試料に対するプローブ先端の位置、および試料のマップなどの一定の共通要素に依存する。
【００１３】
試料のマップはその試料に関するデータを参照し、例えばその試料の特徴の位置を決定する際に使用できる。例えば、この試料は前記試料上に形成された一定の特徴を伴う半導体チップであってよい。このチップのマップは、１若しくはそれ以上のそれらの特徴に関する位置情報を提供し得る。試料のマップは、例えばコンピュータ支援設計(ＣＡＤ)データ、ユーザによる試料の手工、および／または、ユーザ指定および／または外部システム指定の参照座標のセットを含む種々のソースから得ることができる。
【００１４】
前記ＲＳがＣＰＢに対する試料の位置に依存する実施形態では、前記ＲＳは、前記ＣＰＢＤの試料チャンバー内で前記ＣＰＢに対し位置決めされた試料の位置を決定するため前記ＣＲにより実施される工程で取得された情報を使用する場合もある。前記ＣＲは、二者択一的または追加的に、位置決めステージまたはプローブ先端に対する試料の位置決定に使用できる１若しくはそれ以上の工程、および前記ＣＰＢに対するステージまたはプローブ先端の位置決定に使用できる１若しくはそれ以上の工程を含んでもよい。前記ＣＲは、二者択一的または追加的に、前記位置決めステージに対するプローブ先端の位置決定に使用できる１若しくはそれ以上の工程、および前記ＣＰＢに対するステージの位置決定に使用できる１若しくはそれ以上の工程を含んでもよい。
一実施形態では、前記ＣＲは、標準的な画像解析手順を実施し、前記ＣＰＢ、前記位置決めステージ、および／または前記プローブ先端に対する試料の位置を決定する。例えば、この画像は、前記ＣＰＢＤ、または画像解析ソフトウェア用途に適切な表示を作成できる他の装置で作成された表現形式から導出可能である。試料上、ステージ上、および／またはプローブ先端上の参照特徴を画像解析に使用すると、前記ＲＳに対する前記試料、前記ステージ、および／または前記プローブ先端の位置を記述する座標系を作成することができる。
【００１５】
前記ＲＳが試料に対する前記プローブ先端の位置に依存する実施形態では、前記ＲＳは、前記試料チャンバー内で試料に対する前記プローブ先端の位置を決定するため前記ＣＲにより実施される工程で取得された情報を使用する場合もある。例えば、前記ＣＰＢおよび／または前記ステージに対する前記プローブ先端の位置は、適切な画像解析技術を使って決定できる。二者択一的または追加的に、前記プローブポジショナーに対する前記プローブ先端の位置を決定したのち、前記ＣＰＢまたは前記ステージに対する前記プローブ先端の位置を決定することもできる。前記プローブ先端の位置は、画像解析により決定することも、前記プローブ先端を機械的センサ、電気的センサー、またはレーザーセンサへ移動して適切なフィードバックを得ることにより決定することなども可能である。
【００１６】
前記ＲＳがマップに依存する実施形態では、このＲＳは、前記プローブに操作可能性を付与するポジショナー制御装置などの装置に情報を送信でき、これにより、このような装置が始動して、指定された特徴の上位における前記プローブ先端の位置決めが駆動される。例えば、前記マップに対する特徴の座標および検査中の試料の実際の位置（または前記プローブ先端の実際の位置）、および／または前記ポジショナーの実際の位置は、数学的に組み合わせることができる。
図１は、本開示の態様に従った機器１００の一実施形態の少なくとも一部を例示したものである。この機器１００は、１若しくはそれ以上の上記態様に従ったＡＰＳを含むか、またはこれに実質的に類似し得る。
【００１７】
この機器１００は、ポジショナー制御装置１０２と、ＣＰＢＤ１０４と、測定装置１０６とを含む。前記ポジショナー制御装置１０２は、１若しくはそれ以上のプローブの連結先である操作プラットフォームを制御するように構成できる。例えば、このポジショナー制御装置１０２は、Ｚｙｖｅｘ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎより市販されているＳ１００  Ｎａｎｏｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ  Ｓｙｓｔｅｍなどのマニピュレータであるか、またはこれを含んでよい。前記ＣＰＢＤ１０４は、ＦＥＩ、Ｈｉｔａｃｈｉ、またはＪＥＯＬなどから入手可能なＳＥＭまたはＦＩＢであるか、またはこれらを含んでよい。前記測定装置１０６は、Ｋｅｉｔｈｌｅｙ  ４２００（これも市販されている）などの測定装置であるか、またはこれを含んでよい。
【００１８】
前記ポジショナー制御装置１０２と、前記ＣＰＢＤ  １０４と、前記測定装置１０６とは、工程に対して始動、調整、監視、相互データ回収、および／または終了を実行するため、相互に通信が行われるよう連結されている。このような工程は、前記ＣＰＢＤ  １０４に試料を導入する工程と、試料測定用に複数のプローブを準備する工程と、前記プローブを試料上の目標領域に近接して位置決めする工程と、前記目標領域に接触させるため前記プローブを作動させる工程と、測定を行う工程などを含めることができる。前記装置間の通信は、上記のように前記ＣＲにより解釈でき、前記機器１００の１若しくはそれ以上の前記装置でプログラム化できる。その結果、このＣＲは、前記機器１００の前記装置に、前記プローブの準備や、測定実施など、前記ＣＰＢＤ  １０４および／または前記測定装置１０６から受信された通信内容に応答して、特定の工程に関する始動、監視、データ回収、調整、および／または終了を命令することが可能になる。
【００１９】
このＣＲは、前記ポジショナー制御装置１０２と、前記ＣＰＢＤ  １０４と、前記測定装置１０６とのうち１若しくはそれ以上への操作命令に少なくとも一部関与し、上記の工程、作用、および／または操作のうちの１若しくはそれ以上の制御にも関与し得る単一のコンピュータ内または機械（「主制御コンピュータ」など）内にプログラム可能である。例えば、前記ＣＰＢＤ  １０４への試料導入手順は、前記ポジショナー制御装置１０２を操作するコンピュータ、およびプローブを望ましい位置に駆動するコンピュータ、および／または周辺装置を制御するコンピュータと同一のコンピュータにより制御可能である。また、データ取得（Ｄａｔａ  Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ、略称ＤＡ）基板および他のＤＡ装置は、前記ポジショナー制御装置１０２を操作するコンピュータまたは機械に導入することができ、例えば、通常なら前記測定装置１０６のコンピュータ、機械、またはオペレーションシステムにより実施される測定を、このポジショナー制御装置１０２が行えるようにもできる。前記ＣＲと、前記機器１００またはＡＰＳの前記装置の１つまたはすべての操作とが単一の機械に常駐する実施形態では、種々の装置間の通信は、ソフトウェアにより可能となり得る。他の実施形態では、前記ポジショナー制御装置１０２と、前記ＣＰＢＤ  １０４と、前記測定装置１０６とのうち１若しくはそれ以上が、操作命令用に別個のコンピュータまたは機械を有するか、またはこれらに関連付けられる場合がある。このような実施形態では、各装置は、ワイヤ、ケーブル、ネットワーク（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）、１３９４接続、および／またはＵＳＢのＴＣＰ／ＩＰネットワークなど）といった経路、または無線プロトコルなどの手段により通信可能に連結できる。このように、前記機器１００の前記装置間の通信は、別個のコンピュータを介し物理ネットワーク経由でアクセスされる、もしくは主制御コンピュータまたは他の単一または複数のコンピュータ装置にローカルに常駐し得る論理操作および／またはサブシステムとして実施することができる。
【００２０】
図２は、本開示の態様に従った機器２００の一実施形態の少なくとも一部のブロック図を例示したものである。この機器２００は１つの環境であり、これにより前記機器１００の前記装置間で通信されるメッセージが実行されることができる。この機器２００は、前記ポジショナー制御装置１０２および／または前記測定装置１０６が前記ＣＰＢＤ  １０４チャンバー内に配置されているか、もしくは前記ＣＰＢＤ  １０４チャンバーの外部に配置されているかにかかわらず、前記機器２００のコンポーネントが前記ポジショナー制御装置１０２および／または前記測定装置１０６と通信可能な構成を含み、前記ＣＰＢＤ  １０４前記チャンバー内に嵌装されるように構成できる。この機器２００は、前記ＣＰＢＤ１０４と、前記ポジショナー制御装置１０２と、前記測定装置１０６とのうち１若しくはそれ以上を含んでもよい。ただし例示した実施形態では、前記機器２００は、前記ＣＰＢＤ  １０４の前記チャンバー内に配置された個別コンポーネントまたはサブアセンブリであり、前記ＣＰＢＤ  １０４と、前記ポジショナー制御装置１０２と、前記測定装置１０６とに通信可能に連結されている。
【００２１】
この機器２００は、前記ＣＰＢＤ  １０４内で１若しくはそれ以上の試料を操作するための操作プラットフォーム２１０を含む。試料の操作は、Ｘ方向と、Ｙ方向と、Ｚ方向と、ＤＸ方向と、ＤＹ方向と、ＤＺ方向と（これらに限定はされないが）への試料の移動を含む。試料の操作は、電気的、機械的、光学的、または化学的な測定、またはこれらの組み合わせなどの試料の物理的および化学的な特徴の決定を、追加的または二者択一的に含んでもよい。一実施形態では、前記機器２００は、実質的に類似しているか、可変構成を有するかにかかわらず、複数の操作プラットフォーム２１０を含む。前記操作プラットフォーム２１０は、例えば、以下で説明するレイアウトおよび／または機能のカスタム修正形態を可能にするよう、再構成自在でもあり得る。
【００２２】
この操作プラットフォーム２１０は、少なくとも１つのベース２０６であって、その上に複数のマニピュレータモジュールインターフェース２１２が配置されるベース２０６を含む。前記マニピュレータモジュールインターフェース２１２は、それぞれマニピュレータモジュール２６０を受容するように構成されている。例示した実施形態では、前記操作プラットフォーム２１０は４つのマニピュレータモジュールインターフェース２１２を含み、マニピュレータモジュール２６０はこれらのマニピュレータモジュールインターフェース２１２のうち２つに連結されている。ただし、本開示の範囲内の他の実施形態は、異なる数のマニピュレータモジュールインターフェース２１２および／またはマニピュレータモジュール２６０を含む場合がある。さらに、各マニピュレータモジュールインターフェース２１２は、他のマニピュレータモジュールインターフェース２１２と同一である必要はなく、各マニピュレータモジュール２６０は、他のマニピュレータモジュール２６０と同一である必要はない。
【００２３】
前記マニピュレータプラットフォーム２１０は、前記ＣＰＢＤ  １０４内で操作すべき１若しくはそれ以上の試料を受容するように構成された試料ステージ２１５も含む。この試料ステージ２１５は、二者択一的に、機械的固定部材、接着剤、または他の手段により前記マニピュレータプラットフォーム２１０に連結された個別コンポーネントであってもよい。前記マニピュレータプラットフォーム２１０は、前記ＣＰＢＤ１０４内で操作すべき１若しくはそれ以上の試料を受容するようにそれぞれ構成された複数の試料ステージ２１５を含んでもよい。
【００２４】
このマニピュレータプラットフォーム２１０は、ＳＥＭか、図２の前記ＣＰＢＤ  １０４として使用される他の装置かに前記ベース２０６を連結するように構成されたインターフェース２０７も含むか、またはこれらに関連付けられている。このインターフェース２０７は、前記マニピュレータプラットフォーム２１０に一体化してもよく、あるいは機械的固定部材、接着剤、または他の手段により前記ベース２０６に連結された個別コンポーネントであってもよい。このインターフェース２０７は、機械的インターフェース、電気的インターフェース、電気機械的混合インターフェース、または別個の機械的インターフェースおよび電気的インターフェースなどであるか、またはこれらを含んでよい。これにより、例えば前記インターフェース２０７で前記ベース２０６が連結された前記ＣＰＢＤ  １０４としてＳＥＭを使用する実施形態では、試料を試料ステージ２１５上に配置し、前記インターフェース２０７を介した前記ＳＥＭへの電気的連結および／または機械的連結によって、前記操作プラットフォーム２１０を前記ＳＥＭの前記試料チャンバー内に位置決めすることができる。その結果、一旦前記プラットフォーム２１０をＳＥＭ（または他のＣＰＢＤ１０４）に連結すると、前記試料ステージ２１５上に配置した試料を、前記マニピュレータモジュール２６０による試料の操作と実質的に同時に画像処理できるようになる。
【００２５】
図２に例示した実施形態で示したように、ポジショナー制御装置１０２は、前記インターフェース２０７により前記操作プラットフォーム２１０に連結できる。その結果、前記ＣＰＢＤ  １０４および前記ポジショナー制御装置１０２は、前記ＣＰＢＤ  １０４と前記ポジショナー制御装置１０２との間の通信、および前記ＣＰＢＤ  １０４とこれらの装置内に位置するセンサとの通信が行えるよう、通信可能に連結し、前記ＲＳなどで使用する情報を導出するように構成することができる。
【００２６】
前記ポジショナー制御装置１０２は、前記マニピュレータモジュールインターフェース２１２を介したマニピュレータモジュール２６０の操作の自動制御用にプログラム可能である。これにより、ＣＲは上記のように方法のセットとして前記ＲＳを含んでもよく、また前記ポジショナー制御装置１０２へプログラムとして組み込み、前記機器２００（および／または図１の前記機器１００）を構成する前記装置に命令して、１若しくはそれ以上の工程、作用、または操作を始動、監視、調整、または終了する、および／またはこれらに関するデータを回収することも可能である。例えば、前記ＣＰＢＤ  １０４および／または前記測定装置１０６から受信した通信に応答して、前記ＣＲおよび／または前記ポジショナー制御装置１０２の異なる別の機能または特徴により、プローブの準備、試料の準備、試料の画像処理、または測定に関する始動、監視、調整、終了、および／またはデータ回収を自動化することが可能である。
【００２７】
図２に示した実施形態では、前記測定装置１０６が機械的および／または電気的に前記操作プラットフォーム２１０に連結可能であることも示している。前記測定装置１０６は、前記ステージ２１５上に配置した試料の特徴の測定または検出の自動制御用にプログラムできる。前記測定装置１０６および前記操作プラットフォーム２１０の連結により、この測定装置１０６と前記ポジショナー制御装置１０２との通信が可能になる。このように、一実施形態では、前記測定装置１０６と、前記ポジショナー制御装置１０２と、前記ＣＰＢＤ  １０４とが集合的に相互連結され、これにより少なくとも部分的にＡＰＳを上記のように構成する。上記でも説明したように、ＣＲであって、前記測定装置１０６と、前記ポジショナー制御装置１０２と、前記ＣＰＢＤ  １０４との固定コンポーネントおよび／または可動コンポーネントを参照するように構成されたＲＳを有するＣＲは、このようなコンポーネントの相対移動を含めて、前記測定装置１０６と、前記ポジショナー制御装置１０２と、前記ＣＰＢＤ  １０４とのうち１若しくはそれ以上でプログラム可能である。その結果、前記ＲＳが生成した信号は、前記測定装置１０６と、前記ポジショナー制御装置１０２と、前記ＣＰＢＤ  １０４との間の通信可能な連結により通信することができる。
【００２８】
前記ポジショナー制御装置１０２は、前記機器２００の１若しくはそれ以上のコンポーネントの操作を制御するように構成できる適切なプロセッサベースのシステム、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）を有してよい。例えば、前記ポジショナー制御装置１０２は、前記マニピュレータモジュールインターフェース２１２を介し前記マニピュレータモジュール２６０にコマンド信号（電気信号など）を通信して、このマニピュレータモジュール２６０の操作を制御できる。このような通信は、例えば前記マニピュレータプラットフォーム２１０の１若しくはそれ以上の表面に沿って前記マニピュレータモジュールインターフェース２１２へ延長するものなど、１若しくはそれ以上の導電トレースおよび／または他タイプの通信経路を経由し得る。
【００２９】
前記ポジショナー制御装置１０２は、前記機器２００のコンポーネントを制御するために実行可能なソフトウェアを含んでもよい。例えば、前記ポジショナー制御装置１０２が実行するソフトウェアは、可能性として自動化した方法で、および／または前記ポジショナー制御装置１０２、前記測定装置１０６、および／または前記ＣＲにより受信されるユーザ入力に応答して、コマンド信号を生成し、これを前記マニピュレータモジュールインターフェース２１２経由で１若しくはそれ以上の前記マニピュレータモジュール２６０へ通信可能である。このような信号は、前記マニピュレータモジュールインターフェース２１２および／または前記マニピュレータモジュール２６０から受信されるフィードバックまたは他の通信に応答して、および／または前記ポジショナー制御装置１０２により前記ＣＰＢＤ１０４から受信される通信に応答して、生成される、および／または通信されるようにしてもよい。
【００３０】
一実施形態では、前記マニピュレータモジュール２６０は、個々の実施自在な能力を前記ポジショナー制御装置１０２に通信するための論理を含む。例えば、マニピュレータモジュレータ２６０は、１若しくはそれ以上の直交次元で平行移動を生成するように構成されているか、１若しくはそれ以上の直交軸について回転移動を生成できるか、現在の方向付けはどうかなど、その運動能力に関する情報を転送するための論理を有してよい。前記マニピュレータモジュール２６０は、そのエンドエフェクタと、その内部に組み付けられたプローブのタイプとに関する情報を通信するための論理を含む場合もあり、そのような情報も、同様に、前記ポジショナー制御装置１０２、および前記機器２００の他のコンポーネントと通信可能である。
【００３１】
前記マニピュレータモジュール２６０は、それぞれ前記プラットフォーム２１０上の対応するマニピュレータモジュールインターフェース２１２に連結されているか、あるいはそれと連動する。例えば、各マニピュレータモジュール２６０は、前記マニピュレータモジュールインターフェース２１２の１つまたは各々の前記通信路と連結するように構成された通信インターフェース（電気入出力インターフェースなど）を含んでよい。一実施形態では、このような通信インターフェース、または前記マニピュレータモジュール２６０の他の部分が、操作制御用の入力信号を受信するための導電トレースを含む場合もある。このため、マニピュレータモジュール２６０からマニピュレータモジュールインターフェース２１２への連結は、各前記マニピュレータモジュール２６０上、および各前記マニピュレータモジュールインターフェース２１２上における前記導電トレースの接触または連結を含んでよい。
【００３２】
前記マニピュレータモジュール２６０は、運動センサおよび／または変位センサを含むか、それに関連付けてもよい。このようなセンサからの信号は、前記ポジショナー制御装置１０２へとルーティングしてもよい。その結果、前記ポジショナー制御装置３００は、マニピュレータモジュール２６０の位置または方向をリアルタイムで監視し、可能であればその方向を調整または補正するように構成された制御ソフトウェアおよび／または制御ハードウェアにより実施可能となる。前記ポジショナー制御装置１０２は、前記ＣＰＢＤ  １０４により提供されるか前記ＣＰＢＤ  １０４に関連付けられるかなどして、画像処理システムを含むか、それに連結してもよく、これによりリアルタイムの物体認識と位置識別が実行またはサポート可能となり、前記マニピュレータモジュール２６０および／または前記マニピュレータモジュール２６０の前記エンドエフェクタの方向制御に、可能性として自動化した方法で使用できるようになる。
【００３３】
少なくとも本明細書で説明する自動工程の一部の実施形態に関しては、前記ＣＲは、プログラム可能であるか、あるいは人間の介入が必要な条件を認知するように構成可能である。このような実施形態では、人間の介入は、このような介入に適切なユーザインターフェースにより提供される。追加的または二者択一的に、前記ＣＲは、より高レベルの制御ルーチンと、このより高レベルの制御ルーチンを伴うシステムの通信および／または工程データとによる始動用に構成してもよい。
【００３４】
図３Ａは、本開示の態様に従った方法３００ａの一実施形態の少なくとも一部のフローチャートを例示したものである。この方法３００ａは、図１の前記機器１００および／または図２の前記機器２００など、本開示の態様に従った機器により実行可能である。さらに、この方法３００ａの１若しくはそれ以上の部分は、実質的に自動化した方法で実行できる。一実施形態では、この方法３００ａを実質的に自動化している。
【００３５】
また、この方法３００ａと、本開示の範囲内の他の方法との態様は、単一プローブおよび複数プローブの用途に適用可能である。これにより、簡潔性および明瞭性のため、本明細書における複数プローブ、複数プローブ方法、複数プローブ工程、または複数プローブ用途へのいかなる言及も、単一プローブ、単一プローブ方法、単一プローブ工程、または単一プローブ用途に適用可能である。また、前記方法３００ａ、および本開示の範囲内の他の方法の１若しくはそれ以上の実施形態を構成するとして以下で説明するそれぞれの工程、手順、作用、および操作は、互いに独立に複数の工程、手順、作用、および／または操作を含んでよい。
【００３６】
この方法３００ａは、プローブ選択工程３０５を含んでよく、これにより１若しくはそれ以上のプローブが測定または検出すべき特徴に基づいて選択される。これらのプローブは、前記特徴の測定方法または検出方法に基づき、二者択一的または追加的に選択される。例えば、試料の電気的特性の測定に適切なプローブは、タングステン、プラチナ、または金のワイヤ、またはこのような組成のプローブ先端を有するプローブを実質的に有する（これらに限定はされないが）プローブを含む場合がある。
【００３７】
前記工程３０５による、またはこの工程３０５中の１若しくはそれ以上のプローブの選択は、手動でも、部分的に自動でも、または実質的に自動でもよい。例えば、前記工程３０５の手動の実施形態は、実質的にユーザ入力に依存する。前記工程３０５の部分的に自動化した実施形態では、この工程３０５の作用および／または決定のサブセットを自動的に実行できる。部分的に自動化した実施形態の自動化した態様は、始動、工程の実行、工程の監視および／または調整、（時間、電力、速度、力など）、工程の終了、および／または工程の誤差を含んでもよい。前記工程３０５の実質的に自動化した実施形態は、工程３０５中のプローブの選択が実質的にユーザ入力不在で実行されるよう、自動ロボット工学および／または他の機械類または機器、および／または実質的に自動化したコンピュータのハードウェアおよび／またはソフトウェアに実質的に依存してよい。この規則は、特定の方法か方法コンポーネント、または特定の機器かその機能において必要とされる、または使用されるユーザ入力の量に自動化の度合いが実質的に逆比例する場合、前記方法３００ａの他の態様、および本開示の範囲内の他の方法および機器の態様にも適用できる。
【００３８】
前記方法３００ａは、１若しくはそれ以上の選択されたプローブをＣＰＢＤの前記チャンバーに導入するための工程３１０も含む。一実施形態では、この工程３１０は、前記ＣＰＢＤチャンバー内での前記プローブの方向や位置といった特定情報に関するユーザ入力をほとんど、またはまったく伴わずに前記プローブが前記ＣＰＢＤチャンバーに導入できるよう、少なくとも部分的に自動化してよい。ただしこの工程３１０は、二者択一的に、実質的に手動でも、実質的に自動でもよい。前記プローブの前記ＣＰＢＤチャンバーへの導入は、プローブ収納構造またはプローブ収納位置から前記プローブを取り出す工程を含む場合もあり、これは前記ＣＰＢＤの前記チャンバーの外部であっても内部であっても、若しくは前記ＣＰＢＤに使用されるか、前記ＣＰＢＤを含むいかなる装置かシステムか他の機器かの他部分のチャンバーの外部であっても内部であってもよい。
【００３９】
前記方法３００ａの工程３１５は、前記ＣＰＢＤチャンバー内に配置された試料の接触点の上位に前記プローブの先端を位置決めする工程を含む。このような位置決めは、実質的に手動でも、部分的に自動でも、実質的に自動でもよい。一実施形態では、この位置決めは、水平方向の位置決め、例えば前記ＣＰＢＤ内の試料の表面、またはその試料を支持するプラットフォームの表面に実質的に平行な平面内での水平方向の位置決め、または前記ＣＰＢＤ内で生成される荷電粒子ビーム（ＣＰＢ）に実質的に垂直な平面内での水平方向の位置決めを実質的に有する。その結果、後続した、前記プローブまたは前記プローブ先端の垂直方向の位置決めは、上記の水平方向の位置決めの平面に実質的に垂直な平面内になり得る。また、本明細書で説明するプローブまたはプローブ先端の位置決めに関する態様の多くは、静止した試料に対する前記プローブまたはプローブ先端の運動に関するものであるが、このような位置決めは、前記プローブまたはプローブ先端の静止位置に対する試料（または試料を支持する前記ステージまたは前記プラットフォーム）の運動、および試料と前記プローブまたはプローブ先端の双方の運動を含んでもよい。
【００４０】
前記方法３００ａの態様に従った前記プローブ先端の位置決めは、（この位置決めが水平方向であっても、垂直方向であっても、それ以外の場合であっても）上記のように可動コンポーネントおよび静止コンポーネントを相互に位置参照するように構成された、および／または共通の座標系を位置参照するように構成された前記ＲＳを使用してよい。これにより、前記ＲＳは、前記プローブおよび／または前記プローブ先端の（例えば、試料、前記ＣＰＢＤチャンバー内に設置されたマニピュレータ、および／または試料のマップに対する）位置および／または方向に関する情報を使用して、適切なメッセージを前記ＣＲに提供できるようになる。その結果、前記ＣＲは、適切なメッセージをポジショナー制御装置（図１および図２の前記ポジショナー制御装置１０２など）に通信して、試料の接触点の上位に正確に前記プローブを位置決めできるようになる。ただし、一部の実施形態では、例えば、可能性として前記工程３１５について説明したもの以外の位置決め機器および／または位置決め方法が利用できるという理由により、前記プローブ先端と前記接触点との接触が不要な場合、前記プローブまたはプローブ先端を前記接触点の上位に位置決めする精度は低下する恐れがある。
【００４１】
前記ＣＲは、前記ＲＳに登録可能な試料上の接触点に対する前記プローブの位置および／または方向を監視および／または検出する１若しくはそれ以上のプローブ位置決めサブルーチンを含んでもよい。このプローブ位置決めサブルーチンは、プローブが接触点の上位の望ましい位置に到達した時点を決定する手順を含んでもよい。プローブ位置決めする工程と、プローブが接触点上位の望ましい位置に到達した時点を決定する工程の例示的な手順は、前記ＣＰＢＤに関連付けられた画像処理する工程と、試料上および／またはその下位にあるプラットフォーム上のアラインメントマークをＣＰＢを使って位置決めする工程と、前記ＲＳから得られるマップデータを参照する工程と、前記ＣＰＢＤを教示モードで操作する工程と、試料上の絶対座標（以前決定された座標のリストなど）を参照する工程と、自動または半自動の「ポイントアンドクリック」工程を実行する工程とを（これらに限定はされないが）含む。
【００４２】
前記方法３００ａの工程３２０は、例えば前記ポジショナー制御装置で前記プローブを試料へ向かって垂直平行移動することにより、試料上の前記プローブと前記接触点との間に物理的接触および電気的接触を確立する工程を含む。前記工程３２０のプローブ位置決めする工程は、実質的に手動でも、部分的に自動でも、実質的に自動でもよい。２つ以上のプローブを使用する場合、これらのプローブは、前記ポジショナー制御装置のプログラミングなどに応じ、同時にまとめて、または一度に１つずつ下方へ移動される。一実施形態では、前記ＣＲは、１若しくはそれ以上の測定工程または検出工程が完了するまで前記プローブおよび試料の接触を維持する手順を含む。例えば、プローブ先端が試料上の接触点に接触した時点で信号が自動生成され、前記ポジショナー制御装置に自動転送されて、前記ポジショナー制御装置が前記ＣＲのサブルーチンを起動する。起動されたサブルーチンは、試料との接触の特質を決定する自動工程などを含んでよい。
【００４３】
１若しくはそれ以上の試料特徴は前記方法３００ａの工程３３０で測定または検出し、この工程３３０は、実質的に手動でも、部分的に自動でも、実質的に自動でもよい。上記のＣＲは、可能性として前記プローブ先端および接触点の物理的接触および／または電気的接触を確定する通信を受信した時点で、測定装置を起動して測定または検出を実行し得る。この測定装置は、図１および図２に示した前記測定装置５００に実質的に類似したものであってよい。
【００４４】
一部の実施形態では、この測定装置は市販の装置であってよく、試料特徴の測定または検出をサポートするソフトウェアおよび／またはハードウェアを含んでよい。前記方法３００ａの前記工程３３０で使用される測定装置は、米国特許第６，２０８，１５１号（この開示全体はこの参照により本明細書に組み込まれる）に説明されている測定装置に実質的に類似した態様を有する場合もある。
【００４５】
図３Ａに示した実施形態はフローチャート形式で前記方法３００ａを図示しているが、このような形式により、図示したコンポーネントが順次発生する必要があると解釈すべきではない。例えば、図示した前記方法３００ａのコンポーネントのうち、２つ以上を同時に実行することも可能である。このような例の１つは、１若しくはそれ以上のプローブを準備する一方で、異なる別の１若しくはそれ以上のプローブを使用して試料の特徴測を定または検出する工程を伴い、このようなプローブを準備する工程は、試料を検査する前記ＣＰＢＤのチャンバー内および／またはチャンバー外で実行される。前記方法３００ａのコンポーネントの手順は、図３Ａに図示した手順と異なってもよい。さらに、前記方法３００ａは、１若しくはそれ以上のコンポーネントを反復または排除しても本開示の範囲内である。
【００４６】
図３Ｂでは、図３Ａに示した前記方法３００ａの異なる別の実施形態の少なくとも一部に参照番号３００ｂを割り当てて例示している。前記方法３００ｂの実施形態は、前記方法３００ａのコンポーネントを１若しくはそれ以上含んでよい。例えば、例示した前記方法３００ｂの実施形態は、図３Ａに示した前記方法３００ａの各コンポーネントと、１若しくはそれ以上の追加コンポーネントとを含む。これにより、前記方法３００ｂに関する以下の説明は、簡潔性および簡略化のため、また方法３００ａまたは方法３００ｂの本開示の範囲内での範囲を限定しないよう、前記方法３００ａについて明示的に説明しなかったコンポーネントに実質的に向けられる。言うまでもなく、本開示の範囲内での前記方法３００ａの実施形態は、図３Ｂに示した前記方法３００ｂのコンポーネントを１若しくはそれ以上含んでもよい。
【００４７】
この方法３００ｂは、チャンバー外での１若しくはそれ以上のプローブの準備がオプションで実行される工程３４５を含んでもよい。そのため、この工程３４５は、図３Ｂでは実線と対照的に破線で示している。本明細書では、任意の工程、作用、および／または操作、またこのようなコンポーネントの手順を示す方向表示（矢印）を破線で示すというこの規則を、以下、単に明瞭化のために採用している。さらに、破線と対照的に実線で図示されたいかなる方法、方法のコンポーネント、または手順の表示も、このような方法、方法のコンポーネント、または手順がいかなる特定の実施形態においても必要であることを示唆するものではなく、あるいは実線で図示した各態様を含む方法だけに本開示の範囲を限定するものではない。むしろ、図３Ａおよび図３Ｂにおいて実線または破線で図示されたいかなる態様も、また本開示の他のいかなる図も、本開示の範囲内の無数の機器および方法のうちの１若しくはそれ以上において任意であり得る。
【００４８】
前記工程３４５により実行するプローブ準備は、上記のように１若しくはそれ以上のプローブの準備、調整、および／または特徴付けを含んでもよい。ただし、同様に上記のように、このような準備、調整、および／または特性は、本明細書では「準備」と総称する場合がある。ただし、本開示の範囲内の一部の方法は、１若しくはそれ以上のプローブの準備、調整、および／または特徴付けをを含まない場合もあり、具体的に、（１）準備、（２）調整、（３）特徴付け、（４）準備および調整、（５）準備および特徴付け、または（６）調整および特徴付け、だけを含んでもよい。ここで、準備は調整および特徴付けを含まない１若しくはそれ以上の工程を含んでよい。また、上記のように、単一のプローブに適用可能であるとして本明細書で説明する態様は複数のプローブにも適用可能であり、複数のプローブに適用可能であるとして本明細書で説明する態様は単一のプローブにも適用可能であり、これと同じことが単一のプローブ先端と複数のプローブ先端とにも言える。
【００４９】
前記工程３４５は、前記工程３４５により準備される前記プローブであって、前記ＣＰＢＤ内で方向付けされる試料の特徴の測定または検出に使用される前記プローブが、前記ＣＰＢＤの前記チャンバー外の位置でこのような準備を経るという意味でチャンバー外工程であってよい。前記工程３４５のチャンバー外準備は、選択されたプローブの特徴が、前記プローブの用途である望ましい測定または検出用に適切であるかを決定するため、１若しくはそれ以上の工程を含んでもよい。前記工程３４５のこのチャンバー外準備は、プローブの特徴が意図された測定または検出に適切でない場合の改善措置（追加または任意のプローブ準備など）をもたらす工程を、追加的または二者択一的に１若しくはそれ以上含んでもよい。
【００５０】
例えば、測定装置としてのプローブの実用性を妨げる酸化物または他の汚染が、このプローブを前記ＣＰＢＤチャンバーへ導入する前に、このプローブの先端に発生する場合がある。そのため、前記工程３４５のこのチャンバー外準備は、このような汚染を除去または軽減するための化学的な浸漬工程を１若しくはそれ以上含むこともある。このような工程は、フッ化水素酸または水酸化カリウムによる浸漬工程などを１若しくはそれ以上含んでよい。前記工程３４５の前記チャンバー外準備は、プローブを試料特徴の測定に使用する際の実用性を改善するよう、プローブの先端を尖鋭化する工程を１若しくはそれ以上追加的または二者択一的に含んでもよい。ただし、前記方法３００ｂは、例えばチャンバー外準備なしでも選択されたプローブが十分に準備される場合、可能性としては一度前記プローブが前記ＣＰＢＤチャンバー内に導入されると上記のプローブ準備がチャンバー内で実行される実施形態などの場合は、前記工程３４５を含まないこともある。ただし、前記工程３４５のチャンバー外プローブ準備を含む実施形態では、このような準備は、実質的に手動でも、部分的に自動でも、実質的に自動でもよい。
【００５１】
この工程３４５のチャンバー外準備は、１若しくはそれ以上のプローブに対する尖鋭化、曲げ、成形、または他の機械的処理を含んでもよい。このような機械的処理は、前記プローブの全体、または前記プローブの先端、ステム（細長い部分）、または本体など単なる一部に影響を及ぼし得る。一実施形態では、この機械的処理は、１若しくはそれ以上の上記浸漬工程などの浸漬工程を容易にするため、前記プローブを曲げる工程を含む。例えば、ワイヤ材料の在庫品から製造されるプローブであれば実質的に円柱型の形状を有し、その場合、前記機械的曲げ工程はプローブに曲げまたは巻きを与える。一実施形態では、結果的に得られるプローブが実質的にＬ字型のプロファイルを有するよう、曲げが１つだけ形成されるが、その曲げは実質的に９０度でない可能性もある（例えば、実施形態に応じ約３０度、４５度、６０度の場合もある）。前記プローブが曲げられて２つ以上の角部を含む実施形態の場合、この曲げられたプローブは、ジグザグのプロファイルまたはＺ字型の形状などを有する。さらに、プローブが機械的に処理されて２つ以上の曲がり部を有する場合、その曲がり部は異なる平面内にあってもよい。例えば、第１の曲がり部が第１の平面内にあり、第２の曲がり部が第２の平面内にあり、前記第１および第２の平面が一致せず、場合により平行でなくともよい。
【００５２】
前記工程３４５のチャンバー外プローブ準備が実行される実施形態では、前記ＣＲは、前記プローブ準備用の手順を、手順のセットであって、選択された準備する工程をこのような処理の間センサにより監視するなどの本開示の範囲内の手順のセットとして実施し得る。一実施形態では、１若しくはそれ以上のプローブを準備する工程の進行および／または完了は、例えば前記チャンバー外準備の完了時に適切な終了信号の通信が行われるといった画像処理により、監視または決定できる。
【００５３】
前記方法３００ｂは、１若しくはそれ以上の選択されたプローブを前記ＣＰＢＤの前記チャンバーに格納するための工程３５０を含んでもよい。この工程３５０は、実質的に手動でも、部分的に自動でもよい。ただし一実施形態では、この工程３５０は、前記ＣＰＢＤチャンバー内での前記プローブの格納方向や位置といった特定情報に関するユーザ入力をほとんど、またはまったく伴わずに前記プローブが前記ＣＰＢＤチャンバー内に格納されるよう、実質的に自動化される。
【００５４】
前記方法３００ｂは、前記ＣＰＢＤの前記チャンバー内に配置された１若しくはそれ以上のプローブにプローブ準備を行うチャンバー内工程３５５を含んでもよい。この工程３５５のチャンバー内プローブを準備する工程は、実質的に手動でも、部分的に自動でもよい。ただし、この工程３５５のチャンバー内プローブを準備する工程は実質的に自動でもよく、可能性として自動プローブ準備システム（ａｕｔｏｍａｔｅｄ  ｐｒｏｂｅ  ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍ、略称ＡＰＰＳ）によるものでもよい。このＡＰＰＳは、本明細書または他において、「自動プローブ調整システム」および／または「自動プローブ特徴付けシステム」と呼ぶ場合もある。一実施形態では、このＡＰＰＳは、上記の前記ＣＲの一部として、上記のＡＰＰＳが自動工程により１若しくはそれ以上のプローブを準備するよう動作自在となるよう実施され得る。
【００５５】
上記ＡＰＰＳの実施形態は、センサ、電極、または対極であって、（前記ＣＰＢＤチャンバー内などで）プローブの存在を検出し、前記ＡＰＰＳの前記センサ、電極、または他のコンポーネントを後続的に前記プローブに近接して位置決めできるよう動作自在なセンサ、電極、または対極を１若しくはそれ以上有してよい。前記プローブは、二者択一的または追加的に、前記センサまたは前記ＡＰＰＳの他のコンポーネントに近接して位置決めしてもよい。前記プローブおよび前記ＡＰＰＳコンポーネントの近接性は、約５ｃｍ以下であってよいが、実行するプローブ準備のタイプに応じて前記先端と前記ＡＰＰＳコンポーネントが実際に接触してもよい。望ましい近接性が達成された時点で、前記センサまたは他のＡＰＰＳコンポーネントはその旨を示す信号を前記ＣＲに通信してよく、前記ＲＳは、これを使って前記プローブ先端の位置を登録してよい（絶対位置または前記ＲＳ座標系との相対位置などにより）。
【００５６】
プローブ先端位置が登録された時点で、前記ＣＲは、プローブを準備する工程であるか、またはこれを含み得る選択されたサブルーチンを自動的に始動してよい。前記ＣＲにより始動用に選択されたこの工程は、自動化の有無に関係なく、ＣＲプログラミングに依存する。
【００５７】
前記選択された工程がプローブの特徴付けを含む実施形態では、前記先端の直径と、プローブ材料と、プローブ構造と、前記プローブおよび前記プローブ先端に関する他の考え得る物理的特性および／または化学的特性とを、測定および／または検出することができる。このような特性は、電界放出測定、目視観測（ＳＥＭなどを使用した）、エネルギー分散Ｘ線分光分析（ｅｎｅｒｇｙ  ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  ｘ−ｒａｙ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ、略称ＥＤＸ）、および走査型オージェマッピングを含み得る（これらに限定はされないが）１若しくはそれ以上の工程により検査可能である。上記のプローブ特徴付ける工程等の実施は、前記ＣＲの一部として提供される命令（サブルーチンなど）により制御できる。これにより、前記ＣＲは、このような工程を始動し、その進行を監視し、その適切な終了コマンドを実施するなどの作用を実施するように構成できる。
【００５８】
前記選択された工程がプローブ調整を含む実施形態では、種々の調整手順を実施するための命令（サブルーチンなど）は、前記ＣＲの一部としてプログラム化してよい。これにより前記ＣＲは、このような工程を始動し、その進行を監視し、その適切な終了コマンドを実施するよう追加的または二者択一的に構成できる。選択可能なプローブを調整する工程には、前記プローブまたはプローブ先端の汚染除去、および／または前記プローブ先端の尖鋭化などがある。一実施形態では、前記ＣＲは、１若しくはそれ以上のプローブ調整手順の始動および／または終了に関連付けて使用し得るタイマーを実施するように構成することができる。改善された、望ましい、またはしきい値レベルの調整が達成されるまで、１若しくはそれ以上のプローブに対し１若しくはそれ以上の調整手順が反復可能になるよう、前記ＣＲ内にループを提供してもよい。前記１若しくはそれ以上のプローブ調整手順の選択は、前記プローブ先端のどの特性が（少なくとも部分的な）改善を要するかに依存し得る。
【００５９】
一実施形態では、前記ＡＰＰＳを前記ＣＲ内でサブルーチンとして実施して、（１）パルシング、（２）電子ビーム、別個のフィラメント、レーザー、または電子衝撃などによる加熱、（３）電界放出、（４）電界イオン化、（５）電界蒸発、（６）電界表面溶融、（７）イオン衝撃／イオンミリング／イオンスパッタリング、（８）チャンバー内金属蒸着、（９）金属ディッピング、（１０）前記先端の機械的変形、および（１１）電荷強制溶銑流による先端形成（以下、電気的先端処理（ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｔｉｐ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）またはＥＴＰと称する工程）、のうち１若しくはそれ以上を実行するコマンドを提供できる。
【００６０】
プローブ調整中に使用するパルシングは、前記先端に接触して前記プローブを通じ電流を流し、前記先端から汚染を除去する工程を有してよい。プローブ調整中に使用する加熱は、電子衝撃による加熱する工程を有してよく、その場合、自由電子が加熱されたフィラメントにより生成され、電場により加速されて、前記プローブ先端に衝突することにより、運動エネルギーから熱エネルギーへの変換でこの先端を加熱する。以上に述べたプローブ先端加熱方法等をプローブ準備（プローブ調整など）中に使用すると、酸化物を脱離させて前記先端を洗浄することができる。
【００６１】
プローブ準備に使用できる電界放出工程は、大電流で電界放出を操作する工程を含んでもよく、これが前記先端構造の変化をもたらして前記プローブ先端を調整できる。プローブ準備に使用できる電界イオン化工程は、高エネルギー場を印加して前記先端上の原子をイオン化することによる前記プローブ先端の洗浄工程を含んでもよい。プローブ準備に使用できるチャンバー内金属蒸着工程は、前記プローブ先端への金属スパッタリング工程を含んでもよい。プローブ準備に使用できる金属ディッピング工程は、前記プローブの少なくとも前記先端部を溶融金属源にディッピングする工程を含んでもよい。プローブ準備に使用できる機械的変形工程は、バルク金属および／または他の材料を引張るまたは鍛造してプローブ先端を尖鋭化する工程を含んでもよい。
【００６２】
ＥＴＰを使用して、プローブまたはプローブ先端が実質的に金属組成を有する場合は、非酸化環境で電流、電場、および金属原子などの原子の熱的可動化を使って、それらのプローブまたはプローブ先端を洗浄および／または尖鋭化してもよい。プローブ先端の洗浄および尖鋭化に使用できるＥＴＰの一実施形態は、先が尖っていない（尖鋭化すべき）プローブを細いプローブに近接させる工程を含む。その後、それら２つのプローブ先端の間に介在するいかなる酸化物または他の誘電体または混入物質も破壊されるよう、それらのプローブ間にバイアス電圧を印加する。例えば、前記プローブ先端間のこのバイアス電圧は、前記２つのプローブ間に電流が確立されるよう、前記プローブ先端間に介在する前記酸化物、空気、または他の材料の絶縁破壊電圧にほぼ等しいか、それを超えるものにできる。このような酸化物は、以前形成されたか、形成を許された、あるいは望まれずに形成されたものであってよく、その存在が以前に確定されたか、単に疑われたものでもよい。一実施形態では、前記プローブに約７０ボルトのバイアス電圧が印加される。
【００６３】
その結果前記２つのプローブ先端に生じる電流は、前記細いプローブの先端で局部的な融解を生じさせるに十分なものとなり得る。前記細いプローブの先端が融解する、またはその金属の原子が実質的に可動化するに伴い、前記２つのプローブ間の電流を駆動する電場により、前記細いプローブの融解した金属が太いプローブへ向かって加速される。これが十分高速で起こると、前記溶解した金属の大部分が前記太いプローブ上に蒸着され、前記細いプローブのコアに位置する材料は、実質的に固相のまま残る。前記細いプローブから前記太いプローブへのこの金属の移動により、これら２つのプローブ先端間に間隙が形成され、前記細いプローブから前記太いプローブへの金属移動中の前記間隙の成長は、この間隙がこれらのプローブ先端間に十分な分離を生じ、前記バイアス電圧により確立された電流を終了させるまで継続させることができる。ＥＴＰでは、一部の実施形態で、前記細いプローブの洗浄および／または尖鋭化も可能である。
【００６４】
ＥＴＰは、チャンバー外またはチャンバー内で、試料の特徴付けに使用される前記ＣＰＢＤチャンバーに対し実行できる。ＥＴＰを実行し得る工程環境は、前記２つのプローブ先端の組成および／または構造、その他考え得る要因に基づき異なる場合もある。例えば、ＥＴＰは周囲環境（室温の空気など）または不活性ガス環境、可能性として高温（約１，０００℃など）で実行できる。あるいは、ＥＴＰは、実質的な減圧下、例えばＣＰＢＤのチャンバー内で達成可能な公称または最大の減圧値でも実行できる。
【００６５】
前記工程３５５（および／または他の場合、前記方法３００）中に実行できる異なる別のプローブを準備する工程は、プローブ間洗浄工程である。一実施形態では、プローブ間洗浄工程は、２つ以上のプローブのステムまたは本体部分を、互いに近接または接触させ、例えば十字に類似した形状を形成するよう互いに直行する方向で位置決めする工程を含む場合がある。ただし、他の実施形態では、前記プローブは、互いに直交でなく、約９０度未満（約３０度など）の相対角度で方向付けする場合もある。その後、前記プローブが抵抗加熱あるいは高温により加熱されるよう、電流を前記プローブに流す（可能性として、これらのプローブが物理的に接触し合っている場合は単一電流）。高温では、以前前記プローブ先端上に形成または蒸着された酸化物および／または他の混入物質が除去される。この工程は、上記の前記プローブ処理の１若しくはそれ以上に対し、二者択一的または追加的に実行される。
【００６６】
上記のＡＰＰＳは、１若しくはそれ以上の前記プローブ準備手順であって、本明細書で説明したように実質的に自動化した工程として実施可能な１若しくはそれ以上の前記プローブ準備手順を含んでよく、これらプローブ準備手順の１若しくはそれ以上は、追加的または二者択一的に、部分的に自動および／または実質的に手動であってよい。ただし、１若しくはそれ以上のプローブ準備手順を使用し前記１若しくはそれ以上のプローブ準備手順が集合的に終了する実施形態では、前記ＣＲは、前記ポジショナー制御装置または前記ＣＯＢＤに、このような集合的な終了が発生した旨、および／または前記プローブが後続の意図された試料特徴付け用に適切に準備された旨を通信してよい。このような通信は、実質的に自動化した機能としても実施できる。
【００６７】
前記方法３００ｂは、工程３８０であって、マニピュレータ内、またはＣＰＢＤチャンバー内の他の位置決め装置に設置されたプローブおよび／またはプローブ先端を、前記ＣＰＢＤチャンバー内に格納された追加プローブおよび／または追加プローブ先端と交換可能にする工程３８０を含んでもよい。例えば、前記ＣＰＢＤチャンバー内に位置し前記マニピュレータからのアクセスが可能なエンドエフェクタラックは、過剰に鈍くなった、または汚染された１若しくはそれ以上のプローブおよび／またはプローブ先端をより尖鋭または清浄なプローブおよび／またはプローブ先端と交換できるよう、マニピュレータ内に設置されているものと実質的に類似した交換用プローブおよび／または交換用プローブ先端を格納してよい。ただし、前記エンドエフェクタラックに格納された前記プローブおよび／またはプローブ先端は、前記マニピュレータ内に設置された前記プローブおよび／またはプローブ先端の測定／検出タイプに対し、異なるタイプの試料特徴測定／検出用に構成してもよい。追加的または二者択一的に、前記エンドエフェクタラックに格納された前記プローブおよび／またはプローブ先端は、前記マニピュレータ内に設置された前記プローブおよび／またはプローブ先端が測定または検出するように構成された試料特徴に対し、異なる試料特徴の測定または検出用に構成してもよい。
【００６８】
前記マニピュレータおよび前記エンドエフェクタラック間のプローブおよび／またはプローブ先端の交換は、実質的に手動でも、部分的に自動でも、実質的に自動でもよい。プローブ、プローブ先端、および／またはエンドエフェクタの交換のほか、前記工程３８０は、前記ラック、または前記追加エンドエフェクタが格納される他の収納構造に近接して前記マニピュレータを位置決めする工程、交換したエンドエフェクタを試験する工程、プローブ準備領域、または検査中の試料へ向かって前記マニピュレータを再位置決めする工程などを含んでもよい。前記工程３８０の１若しくはそれ以上の手順は、上記の前記ＡＰＳ内の命令またはサブルーチンであって、前記ＡＰＳに関連付けられた前記ＣＲなどに含まれる命令またはサブルーチンにより実施できる。
【００６９】
説明したエンドエフェクタラックは、ラック構造に実質的に類似してよく、可能性として図５に示し以下で説明する前記機器５００に類似したものであってよい。ただし、他のエンドエフェクタ収納構造の構成も、本開示の範囲内である。例えば、前記エンドエフェクタラックは、回転式または静止式の回転ラック、カートリッジ、または他の構造であるか、これを含むか、またはこれに類似してよい。このエンドエフェクタラックは、本開示の態様に従いエンドエフェクタの供給を部分的に自動化、実質的に自動化、または補助する、および／またはエンドエフェクタを交換するか、その機能を回復するために使用できる電子機械機器であるか、またはこれらを含んでもよい。ただし、簡潔性のため、本明細書における前記エンドエフェクタへの言及は、
【００７０】
前記方法３００ｂは、例えば洗浄および／または成形によりプローブおよび／またはプローブ先端の機能回復が可能な工程３８５を含んでもよい。前記工程３８５の機能回復は、本明細書で説明するプローブを準備する工程、または本開示の範囲内のプローブを準備する工程を１若しくはそれ以上含んでよい。この工程３８５は、実質的に手動でも、部分的に自動でも、実質的に自動でもよい。例えば、前記工程３８５の１若しくはそれ以上の手順は、上記の前記ＡＰＳ内の命令またはサブルーチンであって、前記ＡＰＳに関連付けられた前記ＣＲなどに含まれる命令またはサブルーチンにより実施できる。
【００７１】
前記方法３００ｂは、工程３４０であって、ＣＰＢＤから試料を完全に取り出すなど、前記ＣＰＢＤ内における試料検査領域からの試料取り出しを可能にする工程３４０を含んでもよい。このような取り出しは、実質的に手動でも、部分的に自動でも、実質的に自動でもよい。一実施形態では、すべての望ましい試料特徴が測定または検出されたのち、前記ＣＲは、前記マニピュレータまたは他のポジショナーを前記エンドエフェクタラックへ戻してエンドエフェクタを交換すると同時に、検査済み試料を取り出し新しい試料を前記ＣＰＢＤチャンバーへの導入用に準備するため、命令またはサブルーチンを実行してよく、これは、グリッパ（把持部）、ピンセット、および／または当業者に知られている他のツールおよび／または方法などの使用により実施可能である。
【００７２】
前記方法３００ｂは、前記ＣＰＢＤチャンバーの内部または外部の１若しくはそれ以上の試料を検査の前および／または後に処理できるようにする１若しくはそれ以上の手順を含んでもよい。このような手順は、２つ以上の試料のチャンバー外での並行処理または順次処理、２つ以上の試料のチャンバー内での並行処理または順次処理、および／または１若しくはそれ以上の試料のチャンバー内処理を伴った１若しくはそれ以上の試料のチャンバー外での並行処理または順次処理を含んでよい。このような工程は、被測定物（ｄｅｖｉｃｅ  ｕｎｄｅｒ  ｔｅｓｔ、略称ＤＵＴ）をディプロセシングできる工程３６０、ＤＵＴを前記ＣＰＢＤ内に導入する前に前記ＤＵＴを検査用に準備する際使用できるチャンバー外工程３６５、および／またはＤＵＴを移動して前記ＣＰＢＤへまたは前記ＣＰＢＤ内へ導入できる工程３７０などのＤＵＴ処理する工程を含んでよい。追加の例としては、一旦ＤＵＴが前記ＣＰＢＤ内に導入されたのち、そのＤＵＴを検査用に準備するために使用できるチャンバー内工程３７５、前記ＣＰＢＤチャンバー内でＤＵＴを粗くおよび／または精確に位置決めまたは方向付けするために使用できる工程３９０、および前記ＣＰＢＤからのＤＵＴの取り出しに使用できる工程３９５などのＤＵＴ処理する工程、そして、これらの工程等の組み合わせがある。
【００７３】
これにより、前記方法３００ｂの１若しくはそれ以上の実施形態は、全体として、本明細書でＤＵＴ準備３９７と総称する複数のこのようなＤＵＴ準備手順を含んでよい。図３Ｂに例示した実施形態では、前記方法３００ｂは、工程３６０と、工程３６５と、工程３７０と、工程３７５と、工程３９０と、工程３９５とをそれぞれ含むＤＵＴ準備３９７を含む。言うまでもなく、他の実施形態では、前記方法３００ｂは、図３Ｂに示した実施形態と異なるＤＵＴ準備３９７を含んでもよい。
【００７４】
ＤＵＴは、ＣＰＢＤ内で特徴を測定または検出する際の被検査能力を持つものとして、上記の試料の１若しくはそれ以上に実質的に類似したものであってよい。あるいは、ＤＵＴは、特定のトランジスタ、またはこのような試料上にまたは一体化して形成された他の装置の少なくとも一部であるか、またはこれを含んでよい。ただし、簡潔性のため、用語「試料」および「ＤＵＴ」が本開示の一部の態様に関して置換可能な場合もある。
【００７５】
前記方法３００ｂの前記工程３６０は、試料をディプロセシングする１若しくはそれ以上の任意の手順であるか、またはこれを含んでよい。一実施形態では、このような試料ディプロセシングは、試料上の関心のある特徴を露出させるため、試料の１若しくはそれ以上の層を除去する工程を含む。前記方法３００ｂの前記工程３６５は、前記工程３６０のディプロセシング手順以外の手順も含めて、前記ＣＰＢＤ内への導入用に試料を準備する１若しくはそれ以上の任意の手順であるか、またはこれを含んでよい。前記工程３６０および工程３６５のどちらか一方または双方は、実質的に手動でも、部分的に自動でも、実質的に自動でもよい。例えば、このようなディプロセシングおよび／または試料準備は、前記ＣＲにより前記ＡＰＳの自動工程として実施し得る。このような一実施形態では、試料のディプロセシングおよび／または準備用の手順は、これら手順のステータスを監視するよう動作自在なセンサにより始動、調整、および終了される。このセンサと前記ＣＲは、相互通信して自動工程として前記手順をもたらす。試料準備には無数の手順が使用できるが、例としては、化学的洗浄（ＨＦディップなどによる）、化学機械研磨または化学機械平坦化（以下、ＣＭＰと総称す）、自己組織化単分子膜（ｓｅｌｆ−ａｓｓｅｍｂｌｅｄ  ｍｏｎｏｌａｙｅｒ、略称ＳＡＭ）蒸着（酸化防止用の洗浄後など）、１若しくはそれ以上の導電層および／または保護層の選択的成膜（酸化防止用など）、および液体金属および／または非酸化性金属の選択的成膜などがある。
【００７６】
前記方法３００ｂの前記工程３７０は、可能性として、ロードロック、ウエハーカセット、ウエハーテープ／リング、ＧＥＬ−ＰＡＫまたは他のワッフルパック、および／またはバキュームリリースまたは他タイプのトレイといった移送中の試料固定手段に実質的に類似するかこれを含み得る試料ロードステーションから、前記ＣＰＢＤチャンバー内へ試料を移送する工程を含んでよい。自動試料移送システム（ａｕｔｏｍａｔｅｄ  ｓａｍｐｌｅ  ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  ｓｙｓｔｅｍ、略称ＡＳＴＳ）は、上記の前記ＣＲの一部として実施でき、例えば、前記ＣＰＢＤチャンバーに対し試料をロードまたはアンロードするために使用できる。例えば、前記ＡＳＴＳは、該当装置のステータスおよび／または位置を監視する、および／またはコマンドを実施および提供する方法またはサブルーチンのセットとして実施できる。
【００７７】
このＡＳＴＳは、前記ＣＲおよび／または前記ＲＳで使用する情報通信用の適切なソフトウェアおよびハードウェアにより実現される。このような通信をサポートするハードウェアおよびソフトウェアのほか、前記ＡＳＴＳは、試料ロードステーションと前記試料チャンバーとの間の試料移動の物理的および機械的な態様を提供するように構成された移送機構を含むか、またはこれに関連付けてよい。例えば、この移送機構は、電動機、圧電モーター、ＭＥＭＳモーター、および／または空気圧式アクチュエータなどの運動付与機器を１若しくはそれ以上含んでよく、摩擦低減のために使用する機器または特徴も含んでよい。
【００７８】
前記工程３７５の１若しくはそれ以上のチャンバー内手順は、前記ＣＰＢＤを使用した試料を調整する工程または他の試料を準備する工程、および集束イオンビーム（ＦＩＢ）スパッタリング、非液体金属イオンソーススパッタリング、イオン銃スパッタリング、プラズマ洗浄、反応ガス洗浄、および／またはラジカル洗浄（ラジカル除去のためなど）を含んでよく、これらのいずれも前記ＣＲの命令またはサブルーチンを介して実施できる。一実施形態では、工程３７５は、ＸＥＩ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ（米国Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ州Ｒｅｄｗｏｏｄ  Ｃｉｔｙ所在）から市販されているＥＶＡＣＴＲＯＮ装置を使ったプラズマ洗浄の方法によりチャンバー内で試料を洗浄する工程を含む。全般的に、このような装置は、低出力ＲＦプラズマを使って空気から酸素ラジカルを生成でき、次にこの酸素ラジカルが酸化して（ＳＥＭ内面、および／またはＳＥＭ内部の試料、プローブ、および他のアイテムからなどの）炭化水素を化学的にエッチングする。ＥＶＡＣＴＲＯＮ装置の取扱説明書に説明されているとおり、この装置は試料チャンバーポート上に載置される。このプラズマ自体は、ＥＶＡＣＴＲＯＮチャンバーに閉じ込められており、イオン衝撃および電子衝撃がこの器材または試料を損傷するのを防いでいる。前記ラジカルは、対流によりプラズマから試料チャンバー全体へ搬出される。これらのラジカルが炭化水素を酸化して生成するＣＯ、Ｈ２Ｏ、およびＣＯ２のガスは、真空ポンプにより減圧除去する。
【００７９】
前記工程３８０は、試料をプロービングする点または位置で、可能性として前記ＣＰＢＤチャンバーに対し試料を接地する工程を含んでよい。一実施形態では、試料は、前記ステージ、プラットフォーム、または前記チャンバー内で試料を支持する他の構造に接地する。ただし、１若しくはそれ以上のプローブを試料の１若しくはそれ以上の表面または特徴でボンディング、把持、または連結するなどして前記チャンバー内に試料を懸垂してもよく、その場合は、１若しくはそれ以上の追加プローブを使用して求める試料特徴を得ることができる。
【００８０】
前記方法３００ｂの一実施形態では、（工程３７０などにより）一旦試料を前記ＣＰＢＤチャンバーに導入し、（工程３７５などにより）任意のチャンバー内試料準備を実行したら、このＣＰＢＤチャンバー内の試料の存在は、前記ＣＲにより通信できる。可能性として、プローブが適切に準備された旨、および／または前記ＣＰＢＤチャンバー内で試料が十分に接地された旨の情報を受信した時点でも、前記ＣＲは、前記ＲＳおよび前記ポジショナー制御装置にアクセスし、前記プローブ先端を試料の接触点、または関心がある他の特徴の上位に位置決めするなどの作用を実施する。この文脈では、接触点の「上位」とは、この接触点への最終軌跡が決定および実行される出発点の位置を指す。例えば、このような最終軌跡の出発点位置は、前記接触点が集合的に位置する平面の法線上にあってよい。
【００８１】
図４は、本開示の態様に従ったポジショナー４００の一実施形態の少なくとも一部の斜視図を例示したものである。このポジショナー４００は、例えば図１の前記機器１００内または図２の前記機器２００内で、および／または図３Ａおよび図３Ｂにそれぞれ示した前記方法３００ａまたは前記方法３００ｂの態様に従って、ＣＰＢＤ内で検査中の試料の特徴を測定または検出する際に使用する１若しくはそれ以上のプローブ４４０の位置決めにそれぞれ使用できる上記のポジショナーまたはマニピュレータの一例である。前記ポジショナー４００、および本開示の範囲内の他のマニピュレータは、前記ポジショナーを使用する前記ＣＰＢＤの分解能にほぼ等しい分解能、および／または前記ＣＰＢＤ内で検査する試料の特徴の寸法にほぼ等しい分解能を有してよい。他の実施形態では、前記ポジショナーの分解能は、前記ＣＰＢＤの分解能および／または試料の特徴の寸法より大きくてもよい（すなわち増分がより小さくてもよい）。ただし、本開示の態様は、前記ポジショナーの分解能が前記ＣＰＢＤの分解能および／または試料の特徴の寸法より小さい実施形態にも適用可能である。
【００８２】
例えば、前記ポジショナー４００の前記プローブ４４０は、図３Ａに示した前記方法３００ａの前記選択工程３０５態様に従って選択してよい。前記プローブ４４０は、例えば鈍くなったおよび／または汚染されたプローブをより尖鋭および／または清浄なプローブと交換するため、または回収中の特定の特徴、または検査中の特定の試料か試料特徴かに基づき、異なる実用性のプローブが適切である場合、前記方法３００ｂの前記交換工程３８０の態様に従って交換することもできる。
【００８３】
前記ポジショナー４００は、前記プローブ４４０に永久的または取り外し自在に組み付けられるエンドエフェクタ４４４を含んでよい。前記プローブ４４０は、可能性として、約０．２５ｍｍ〜約０．５０ｍｍ範囲の直径およびテーパーが付いた先端を伴う「ステム」（細長い部分）を有し、前記先端の頂点の曲線半径が約１０ｎｍ未満であるタングステン多結晶ワイヤプローブであるか、またはこれを含んでよい。
【００８４】
前記エンドエフェクタ４４４は、永久的または取り外し自在にポジショナー本体またはハンドル４５０に連結される。例えば、取り外し自在な連結は、１若しくはそれ以上の対応するプロング４５４およびソケット４４８のペアにより達成される。これにより、一実施形態では、前記エンドエフェクタ４４４は、１若しくはそれ以上の検査プローブ（４４０）および１若しくはそれ以上のアセンブリプローブ（４５４、前記エンドエフェクタ４４４の前記ポジショナー４５０との組み立てに使用可能）を含んでよい。プロング／ソケットの各ペアは、例示した実施形態のとおり前記プローブ４４０の１つに対応するか、前記プローブ４４０の２つ以上に対応してよい。同様に、各ソケット４４８は、前記本体４５０から延出した１本以上のリード線に電気接続してよい。ただし、前記エンドエフェクタ４４４または前記プローブ４４０を前記ポジショナー４５０に取り外し自在に連結する他の手段も、本開示の範囲内である。
【００８５】
前記エンドエフェクタ４４４は、上記のようにエンドエフェクタラック内に格納されるか、またはこれとインターフェースするように構成してもよい。一実施形態では、図４に例示したように、前記エンドエフェクタ４４４は、１若しくはそれ以上の平坦部４４６、および／または前記エンドエフェクタラックに対応するか、またはこれと協動するように構成された１若しくはそれ以上の他のインターフェースを有してよい。前記平坦部４４６、またはエンドエフェクタラックと連動するように構成された部分を含む前記エンドエフェクタ４４４の異なる別の一部は、一旦前記エンドエフェクタ４４４が前記本体４５０に連結されると、前記プローブ４４０の方向がわかるよう、前記プローブ４４０に対し所定の方向付けを有してよい。例えば、前記平坦部４４６は、２つの実質的に平行な平坦部を前記エンドエフェクタ４４４の互いに対向し合う側面上に含んでよく、各前記プローブ４４０の方向が、前記平坦部４４６の１若しくはそれ以上の縁部または表面に対して既知となる。
【００８６】
図５は、本開示の態様に従った装置５００の一実施形態の少なくとも一部の斜視図を例示したものである。この機器５００は、上記の前記エンドエフェクタラックに実質的に類似したものであってよいエンドエフェクタラック５５５を含む。この機器５００は、図４に示した前記エンドエフェクタ４４０に実質的に類似したものであってよい複数のエンドエフェクタ４４０も含む。この機器５００は、図２に示した前記マニピュレータモジュール２６０など、上記のマニピュレータモジュールに実質的に類似したものであってよいマニピュレータモジュール５６０も含む。このマニピュレータモジュール５６０は、図４に示した前記ポジショナー本体４５０に実質的に類似したものであってよいポジショナーまたはポジショナー本体４５０を含んでよい。
【００８７】
このマニピュレータモジュール５６０は、操作プラットフォーム５１０のマニピュレータモジュールインターフェース５１１に連結されている。前記マニピュレータモジュールインターフェース５１１および前記操作プラットフォーム５１０は、図２に示した前記マニピュレータモジュールインターフェース２１２および前記操作プラットフォーム２１０にそれぞれ実質的に類似したものであってよい。例えば、前記マニピュレータモジュール５６０および前記操作プラットフォーム５１０は、図１に示した前記ＣＰＢＤ１０４または図２に示した前記ＣＰＢＤ１０４などのＣＰＢＤチャンバー内に設置されるように構成してよい。
【００８８】
図５に示し、図４を参照して上記説明したように、複数のプローブ４４０は、それぞれのエンドエフェクタ４４４に組み付けてよい。ただし、前記プローブ４４０とは別に、異なる能力を有するツールを含む１若しくはそれ以上のツールを、１若しくはそれ以上の前記エンドエフェクタ４４４に組み付けてもよい。このように組み付けられたエンドエフェクタ４４４はポジショナー４５０と連結され、このポジショナー４５０は、２つ以上の測定能力または検出能力、および可能性として２つ以上の操作能力を有してよい。このような操作能力は、ＣＰＢＤ内で検査中の１若しくはそれ以上の試料の１若しくはそれ以上の特徴の測定および／または検出と併用して、および／またはこれをサポートするために使用できる。例えば、複数の独立した電気プローブ４４０がエンドエフェクタ４４４に組み付け可能であるため、このようなエンドエフェクタ４４４を伴うポジショナー４５０は、異なる種類の試料の測定に役立つ。また、複数のプローブ４４０が組み付けられたエンドエフェクタ４４４を備えた複数のポジショナー４５０は、本明細書で説明する前記自動工程に従った測定に使用できる。
【００８９】
また、いかなる所与の試料の特徴も、前記プローブ４４０が再構成自在であること、または独立して移動できることを要する可能性がある。これにより、一部の実施形態では、１若しくはそれ以上の独立した微動ポジショナーを１若しくはそれ以上の粗動ポジショナーに関連付けることができ、その場合、前記微動ポジショナーおよび前記粗動ポジショナーのどちらか一方は、考え得るスケールの例外を除いて本明細書で説明する他のポジショナーまたはマニピュレータに実質的に類似したものであってよい。
【００９０】
ポジショナー４３０に連結されたエンドエフェクタ４４４に組み付けられた前記プローブ４４０は、再構成することにより、異なる特徴構成を有する試料の測定を可能にできる。例えば、一部の前記プローブ４４０は、マイクロスケールおよび／またはナノスケールの、本明細書で説明する前記ポジショナーなどの実施形態で再構成できるよう柔軟にしてよい。一実施形態では、第２のポジショナー、またはこの第２のポジショナー内に組み付けられた１若しくはそれ以上のプローブを第１のポジショナーが把持するか、またはこれとインターフェースすることにより、前記第２のポジショナーによる初期方向付け後、前記１若しくはそれ以上のプローブを引く、曲げる、または再位置決めなどするよう、前記第１のポジショナーを前記第２のポジショナーに近接して方向付けさせてよい。以上に述べた本開示の範囲内のマニピュレータ等は、ＣＰＢＤの試料チャンバーへの前記プローブ導入前後どちらでも（すなわち、前記ＣＰＢＤに対しチャンバー外でもチャンバー内でも）実行してよい。
【００９１】
一実施形態では、前記プローブ４４０は前記エンドエフェクタ４４４へ組み付け、これらのエンドエフェクタ４４４は、前記エンドエフェクタラック５５５内で、試料特徴の測定または検出に使用しない場合にはエンドエフェクタ４４４を受容し掛け留めするように構成された、１若しくはそれ以上の例示したエンドエフェクタステーション５５８内などに配置する。前記エンドエフェクタ４４４は、実質的に手動の、部分的に自動の、または実質的に自動のチャンバー外またはチャンバー内の工程により、前記エンドエフェクタラック５５５内に設置してよい。その後、前記エンドエフェクタラック５５５は、前記操作プラットフォーム５１０をＣＰＢＤチャンバー内で位置決めする前または後に、前記操作プラットフォーム５１０のマニピュレータモジュールインターフェース５１１に連結してよい。
【００９２】
前記エンドエフェクタラック５５５は、集合的に実質的に手動の、部分的に自動の、または実質的に自動の１若しくはそれ以上の工程により、前記ＣＰＢＤチャンバー内へ導入できる。例えば、前記ＣＰＢＤチャンバーへの導入前に、前記エンドエフェクタラック５５５をロードロックへ導入し、このロードロック内でセンサが前記ロードロックおよび／またはＣＰＢＤチャンバーの圧力および／または他の条件を決定し、このような条件が上記のＣＲへ通信されて、前記ロードロックから前記ＣＰＤＢチャンバーへの前記エンドエフェクタラック５５５の移送に適切な条件の存在が決定されるようにしてよい。前記ロードロックから前記ＣＰＢＤチャンバーへ前記エンドエフェクタラック５５５を移送できる実質的に自動化した工程の一実施形態は、フィーダー、コンベヤー、パーツローダー、またはこれらに類似した移動機構であって位置センサか他の位置特徴かを備えた移動機構を含む移動機構の使用を含む。この移動機構は、エンドエフェクタ４４４がいつ前記ＣＰＢＤチャンバー内に位置決めされたかに関する情報を前記ＣＲへ通信するように構成してもよい。
【００９３】
一旦前記エンドエフェクタラック５５５を前記ＣＰＢＤチャンバー内に位置決めしたら、前記ラック５５５を前記ポジショナー４５０に提示するなどして、エンドエフェクタ４４４を前記エンドエフェクタラック５５５からポジショナー４５０へ交換することができる。前記マニピュレータモジュール５６０の位置決めステージは、エンドエフェクタ４４４のプロング４５４と、ポジショナー４５０のソケット４４８とが合致するよう、前記ラック５５５および前記ポジショナー４５０を位置決めしてよい。次に、前記位置決めステージは、例えば、例示した「Ｕ」字型の前記エンドエフェクタステーション５５８の機能と整合した方向に、前記エンドエフェクタステーション５５８を平行移動するか、またはこれから遠ざかってよい。言うまでもなく、１若しくはそれ以上の前記エンドエフェクタステーション５５８は、他の構造を有してもよい。この工程は、エンドエフェクタ４４４を交換する、またはポジショナー４５０を使ってエンドエフェクタ４４４を戻す、あるいは前記エンドエフェクタラック５５５に組み付けるなど他の工程で使用するなど、実質的に逆にしてよい。このような工程は、可能性として前記エンドエフェクタラック５５５からのエンドエフェクタ４４４取り外しと同様に、実質的に手動でも、部分的に自動でも、実質的に自動でもよい。例えば、通信を決定してポジショナー制御装置から前記ポジショナー４５０の操作を制御するように構成された他の特徴の作用により送信してよく、また通信を決定して前記ＣＰＢＤおよび／または前記ＣＲの作用により送信してもよい。
【００９４】
図６は、本開示の態様に従った方法６００の一実施形態の少なくとも一部のフローチャートを例示したものである。この方法６００は、部分的または実質的に自動化したポイントアンドクリック工程に使用でき、上記のＲＳで、またはこれにより、プローブ位置決めなどにも使用できる。これにより、例えばこの方法６００は、図１の前記機器１００または図２の前記機器２００において実施してよく、またはこれにより実行され得る。その結果、前記方法６００は、図４に示した前記機器４００および／または図５の前記機器５００と併用して実行可能になる。この方法６００は、図３Ａおよび図３Ｂの前記方法３００ａまたは前記方法３００ｂの実施形態との併用で、実質的に並行して、順次、またはインターレース式に実行するために使用してもよい。この方法６００は、前記ＡＰＳ、前記ＣＲ、および／または前記ＲＳに合わせて実施してもよい。
【００９５】
前記方法６００は、プローブ電流の画像処理により誘導されるプローブ位置決めを達成するために実行してよい。プローブ電流画像処理の態様は、当業者には公知の工程である試料電流画像処理の態様に類似したものであってよい。ただし、プローブ電流画像処理の態様によれば、電流は、調査中の試料内を流れる電流と対照をなして（またはこれに加えて）前記プローブ内に流される。プローブ電流画像処理は、（例えば「マップ」としての）ラスタ位置またはＣＰＢＤのＣＰＢの座標の関数としての、１若しくはそれ以上のプローブからの電流、これらプローブ間の電流、試料および／またはアースからの電流、試料およびアース間の電流の測定を含んでよい。
【００９６】
半自動ポイントアンドクリック工程を使用した場合、前記プロービング工程は、少なくとも一時的にそれ以前に機能していた自動スキームから乖離する。ただし、一旦プローブが接触点の上位に適切に配置されると、例えばポジショナー制御装置が信号をＣＲに通信し、このＣＲが前記プロービングを前記自動スキームにループして戻すなどして、このような自動スキームを再開することができる。
【００９７】
この方法６００は、ＳＥＭまたは他のＣＰＢＤなどによりＤＵＴ（被測定物）を画像処理できる工程６０５を含む。この工程６０５は、可能性としてポジショナーに組み付け得る全プローブ、あるいはマニピュレータモジュールまたはポジショナー制御装置により制御される全プローブを含む、１若しくはそれ以上のプローブを前記ＣＰＢＤで画像処理する工程を含んでもよい。前記ＤＵＴおよび画像処理されるプローブは、次に工程６１０で、コンピュータ画面、または前記ＣＰＢＤに関連付けられた他の表示装置に表示される。
【００９８】
次に、工程６１５でユーザ入力が受信される。例えば、前記工程６１０の表示を見ているユーザは、画像処理されたプローブのうち、画像表示の位置から選択したいプローブを指定できる。このような指定は、マウスクリックの形態であってよく、その場合、ユーザはマウスを操作してポインタを望ましいプローブの画像上または他の画像特徴上に配置したのち、マウスボタンをクリックする。言うまでもなく、コンピュータマウス操作以外の、またはそれに追加したユーザ入力手段も、本開示の範囲内である。簡潔性のため、ユーザが選択した前記プローブの初期画像位置を「位置１」とする。
【００９９】
後続工程６２０は、ユーザ入力の受信も含む。ただし、この工程中、ユーザは、前記工程６１５で選択した平行移動するプローブ用に希望する位置を指定する。簡潔性のため、ユーザが指定したこの目標位置を「位置２」とする。ユーザは、位置１の指定と実質的に類似した方法（マウスクリックなど）で位置２を指定する。
【０１００】
前記目標位置は、実質的に検査している試料上の前記接触点、または関心のある他の特徴と一致してよい。ただし、これらの目標位置および関心のある特徴は、一部の実施形態において本開示の範囲内で実質的に一致しなくともよい。例えば、前記ＣＰＢＤ内で検査中の一部の装置は、このＣＰＢＤのＣＰＢの直接照射により損傷する場合がある。このようなシナリオなどでは、前記目標位置を前記関心のある特徴に一致させず、例えばこの目標位置を前記関心のある特徴の位置から、可能性としてプローブ変位経路の方向に沿ってわずかにオフセットするなどして、単にその近傍にしてよい。
【０１０１】
前記方法６００は、望ましいまたは好適な変位経路を指定するユーザ入力の受信を容易にする工程６２５を含んでもよい。例えば、ユーザは、前記選択したプローブが前記目標位置に移動するための変位経路（位置１および位置２をつなぐ経路）が障害物、またはＤＵＴか試料かのある領域を回避することを希望する、またはこの変位経路が最短距離になるよう希望する場合がある。別の例では、ユーザは、前記変位経路が、端同士がつながった、可能性として実質的に類似した半径を有する複数の弧を有する、あるいは複数の同様な形状のループを有することを希望する場合もある。
【０１０２】
前記方法６００は、前記工程６２０および前記工程６２５のどちらか一方から工程６３０へと進み、この工程で、前記ＳＥＭまたは他のＣＰＢＤ装置が調整されて、前記工程６１５でユーザが選択したプローブへの荷電粒子ビーム（ＣＰＢ）の照射線量が制限される。例えば、前記ＣＰＢＤはスポットモードに（ラスタモード、非集束モード、広範囲照射モードなどと対照的に）切り替えたのち、より狭い領域に絞ったＣＰＢで前記選択したプローブに焦点を当ててもよい。さらに異なる他の実施形態では、選択しなかったプローブを前記ＣＰＢから隠す、保護する、またはマスクしてもよく、また前記工程６１５で選択したプローブだけがＣＰＢに露出されるよう他の工程を実行してもよい。選択したプローブへのＣＰＢ照射は、前記方法６００の後続工程中も継続してよい。
【０１０３】
工程６３５中、（前記ＣＰＢＤのアースまたは電気的基準点などへの）電流は、各前記プローブにおいて測定される。一実施形態では、前記ＣＰＢＤチャンバー内の前記複数のプローブのうち限られた数のプローブだけについて電流を測定してもよいが、このプローブのサブセットは、前記工程６１５でユーザが選択したプローブを含む。
【０１０４】
プローブ電流は、従来の方法で測定してよい。当業者であれば、このようなプローブ電流測定に使用できる電位計や種々の増幅器など、市販の機器を無数熟知しているであろう。ただし、他の機器も本開示の範囲内である。
【０１０５】
前記方法６００は、前記工程６３０でＣＰＢを照射する前記プローブを識別するための工程６４０も含む。例えば、前記ＣＰＢＤで照射した前記プローブから測定された電流の絶対値が、他のプローブから測定された電流より大きい場合などである。
【０１０６】
図７は、本開示の態様に従った機器７００の一実施形態の少なくとも一部のブロック図を例示したものである。この機器７００は、図６に示した前記方法６００の実行に使用できる、あるいは前記方法６００の実行中に使用できる機器の一例である。
【０１０７】
この機器７００は、ＳＥＭか、チャンバーであって、その内部で１若しくはそれ以上のプローブを本開示の態様に従って利用できるチャンバーを有する他のＣＰＢＤ  ７０５を含むか、これに連結されているか、またはこれに関連付けられている。各プローブ内の電流は、ケーブル７１０を経由して電流電圧変換器７１５に通信される。各前記プローブに対応する電圧信号は、これにより、アナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ）７２０、または異なる別の装置であって、このような変換能力を有しケーブル配線７２５で前記ＣＰＢＤ７０５とビデオ信号を通信するようにも構成されてよい異なる別の装置に通信できる。
【０１０８】
前記ＡＤＣ  ７２０は、コンピュータ（パーソナルコンピュータなど）およびデジタルアナログコンバータ（ＤＡＣ）７３５と通信可能であってよい。前記ＡＤＣ  ７２０および前記ＤＡＣ  ７３５のどちらか一方または双方は、前記コンピュータ７３０の一体型のコンポーネントまたは機能であっても、このコンピュータ７３０に連結された個別のコンポーネントであってもよい。前記ＤＡＣ  ７３５は、ケーブル配線７４０などを介して前記ＣＰＢＤ７０５と通信可能であってもよい。このような通信は、ＣＰＢの偏向または他の態様など、前記ＣＰＢＤ  ７０５の１若しくはそれ以上の態様の制御に関係したものであってよい。
【０１０９】
例えば図６の前記方法６００に従った、前記機器７００の操作の一実施形態では、画像処理ユニットを前記ＣＰＢＤ  ７０５に使用して、ＤＵＴおよびプローブの画像が前記コンピュータ７３０の画面に表示されるよう、ＤＵＴと、前記ＣＰＢＤのチャンバー内で方向付けされた１若しくはそれ以上のプローブとの画像を生成することができる。その後、ユーザはマウスなどを使用してポインタを表示画面の希望するプローブの画像上に配置し、マウスボタンを押すことにより、このような画像に表示された前記プローブの１つを選択できる。またユーザは、前記コンピュータ７３０の画面上の画像に表示されたＤＵＴの異なる別のサイトにポインタを再配置して再びマウスボタンを押すことにより、選択したプローブの位置決め先とする目標位置を指定できる。
【０１１０】
その後、前記ＣＰＢＤ  ７０５は、例えば目標位置に関するユーザ入力の受信に応答して自動的に「スポット」モードに切り替えられるか、ユーザが手動で「スポット」モードに切り替えを行う。前記ＣＰＢＤ  ７０５内で生成され絞られたＣＰＢは、次に可能性として前記変換器７１５および／または前記ＡＤＣ  ７２０などのコンポーネントにより測定された前記選択したプローブからの電流増加の指示に従い、以前選択したプローブへ向けられるか、前記以前選択したプローブの位置に対応する位置へ向けられる。
図８では、図７に示した前記素子７００のさらに異なる実施形態に参照番号８００を割り当て例示している。この機器８００は、図７に示した前記ＣＰＢＤ７０５に実質的に類似したものであってよいＣＰＢＤ  ７０５を含むか、またはこれに関連付けてよい。ただし、前記ＣＰＢＤ  ７０５のチャンバー内に位置するプローブから延長したケーブル配線７１０がセレクタ８５０へ延長していることにより、信号発生装置８５５から前記プローブの選択された１つに基準信号が通信可能になっている。
【０１１１】
前記基準信号は、前記信号発生装置８５５から、表示機能を有し前記ＣＰＢＤ７０５に関連付けられたコンソールまたは他の装置８６０へも通信可能である。ビデオ信号も、前記ＣＰＢＤ  ７０５から前記コンソール８６０へ通信可能である。前記ＣＰＢＤ  ７０５からのビデオ信号と、前記発生装置８５５からの基準信号とを比較して、前記ＣＰＢＤ  ７０５で生成したＣＰＢに露出中のプローブ、または前記発生装置８５５からの信号により駆動中のプローブを決定してもよい。例えば、手動、部分的に自動、または実質的に自動の比較により、前記ＣＰＢＤ７０５から生成されたビデオ信号と前記プローブの１つに通信中の基準信号との類似性が明らかになる場合もある。
【０１１２】
一実施形態では、前記機器８００を使用して図６の前記方法６００を実行してよく、その場合は、プローブ電流を検出または画像処理する代わりに、前記基準信号および前記ビデオ信号を比較する。例えば、このような比較にはコンパレータユニット８７０を使用できる。
【０１１３】
図９は、本開示の態様に従った方法９００の一実施形態の少なくとも一部のフローチャートを例示したものである。この方法９００は、部分的または実質的に自動化した工程でプローブ位置決めに使用できる。これにより例えば、この方法９００は、図１の前記機器１００、図２の前記機器２００、図７の前記機器７００、および図８の前記機器８００のうち１若しくはそれ以上において実施するか、これにより実行してよい。その結果、前記方法９００は、図４に示した前記機器４００および／または図５の前記機器５００と併用して実行可能になる。この方法９００は、前記ＡＰＳ、前記ＣＲ、および／または前記ＲＳに合わせて実施してもよい。
【０１１４】
この方法９００は、図３Ａおよび図３Ｂの前記方法３００ａまたは前記方法３００ｂおよび／または図６に示した前記方法６００の実施形態との併用で、実質的に並行して、順次、またはインターレース式に実行するために使用してもよい。例えば、例示した実施形態のように、この方法９００は図６の前記方法６００を実質的に含んでよい。その結果、この方法９００は、選択したプローブについて現在位置および目標位置（可能性として、本明細書ではそれぞれ「位置１」および「位置２」と呼ぶ）、そしてこれらの現在位置および目標位置をつなぐようユーザが希望する変位経路を決定および／または受信する１若しくはそれ以上の工程を含めるようになる。
【０１１５】
前記方法９００は、プローブ電流の画像処理により誘導されるプローブ位置決めを達成するために実行してよい。半自動工程、例えばポイントアンドクリック工程を使用した場合、前記プロービング工程は、少なくとも一時的にそれ以前に機能していた自動スキームから乖離する。ただし、例えば一旦プローブが接触点の上位に適切に配置されると、ポジショナー制御装置が信号をＣＲに通信し、このＣＲが前記プロービングを前記自動スキームにループして戻すなどして、このような自動スキームを再開することができる。
【０１１６】
前記方法９００は、走査軌跡またはプローブ軌跡を生成できる工程９０５を含んでもよい。この走査は、例えば前記方法６００の前記工程６２５中にユーザ入力として受信され得る変位経路に実質的に類似したものか同一のものであってよい。他の実施形態では、前記工程９０５により生成される走査は、単にこのようなユーザ入力の変位経路に近似する、可能性として実質的にユーザの変位経路近傍であってよい。ただし一実施形態では、前記工程９０５中に生成される走査は、エンドポイント（初期位置および目標位置、または図６での位置１および位置２）を除き、ユーザ指定の変位経路にほとんど類似しなくともよい。
【０１１７】
前記方法９００の工程９１０中、前記選択したプローブは、変位経路その他に沿って前記目標位置へ向かって平行移動してよい。このような平行移動は、ＤＵＴまたは試料の表面に実質的に平行にするなど、実質的に横方向の移動に限定してよく、またＤＵＴの表面に実質的に垂直な方向成分を含んでもよい。前記工程９１０中の前記プローブのこの平行移動は、平行移動に限定されなくともよいが、１若しくはそれ以上の回転軸に関する回転移動を含んでもよい。このように、１若しくはそれ以上のプローブの本開示範囲内の平行移動は、場合により、平行移動とも回転とも呼ばれ、位置決め、再位置決め、方向付け、および／または再方向付けと総称され得る。
【０１１８】
前記ＣＰＢＤの生成するＣＰＢに誘導される電流を含み、平行移動されるプローブ内の電流は、前記方法９００の工程９１５で測定できる。前記工程９１５でのこの電流測定は、単一測定、複数の周期的測定、または複数の無作為に断続的な測定であってよく、実質的に連続した測定であってもよい。この工程９１５は、再位置決め中の前記プローブ以外の、またはそのプローブに追加してプローブ電流を測定する工程を含んでもよい。このような電流測定は、図７前記機器７００および／または図８の前記機器８００の１若しくはそれ以上の機能またはコンポーネントにより実行してよい。このような態様は、一実施形態では、前記ＣＰＢＤチャンバー内でプローブと他の物体との衝突を防ぐなどのため、衝突防止工程および衝突防止プロトコルで、またはそのために使用できる。
【０１１９】
前記方法９００は、再位置決め中の前記プローブの位置決め誤差を決定できる工程９２０を含んでもよい。例えば、本明細書で説明する前記プローブ位置決定工程は、前記プローブの望ましい位置と実際の位置との差の決定に使用できる。前記工程９２０は、検出された位置決め誤差の補正に使用できる補正駆動信号の生成を含んでもよい。前記工程９２０のこの誤差工程および／または補正工程は、１回だけ、周期的に繰り返して、無作為間隔で繰り返して、または実質的に連続して実行してよい。
【０１２０】
前記方法９００は、前記ＣＰＢＤで生成したＣＰＢの照射を前記目標位置だけに限定できる工程９２５を含んでもよい。この工程９２５は、図６に示した前記工程６３０に実質的に類似したものであってよい。
【０１２１】
前記方法９００の工程９３０は、再位置決め中のプローブを含む前記ＣＰＢＤ内の複数の前記プローブからの電流を測定する工程と、より大きなＣＰＢ誘導電流を有するプローブを識別する工程とを含んでよい。この工程９３０は、図６に示した前記工程６３５および前記工程６４０の組み合わせに実質的に類似したものであってよい。
【０１２２】
前記方法９００の前記工程９３０などで集められた情報は、再位置決め中のプローブがその目標位置に到達したかを決定する際に使用できる。例えば、ＣＰＢの照射が上記の工程９２５により目標位置だけに限定された場合、前記目標位置への再位置決め中、プローブ内に誘導され増加した電流の検出により、そのプローブが目標位置へ正常に再位置決めされことがわかる。前記方法９００は、選択されたプローブがその目標位置に到達したかをクエリーするための決定工程９３５を含んでよい。このように、前記決定工程９３５中、選択されたプローブが正常にその目標位置へ到達したと決定された場合、前記方法９００は、追加プローブを再位置決めする工程、または選択されたプローブを位置決めするための端部操作（図９で集合的に「後続処理」工程９４０と示した）へ進んでよい。あるいは、選択したプローブに追加位置決めが必要な場合は、前記方法９００の一部、可能性として図９に示したように前記工程９１０からを、前記選択したプローブについて繰り返してよい。
【０１２３】
図１０は、本開示の態様に従った方法９５０の一実施形態の少なくとも一部のフローチャートを例示したものである。この方法９５０は、部分的または実質的に自動化したポイントアンドクリック工程でプローブ位置決めに使用できる。これにより例えば、この方法９５０は、図１の前記機器１００、図２の前記機器２００、図７の前記機器７００、および図８の前記機器８００のうち１若しくはそれ以上において実施するか、またはこれにより実行してよい。その結果、前記方法９５０は、図４に示した前記機器４００および／または図５の前記機器５００と併用して実行可能になる。この方法９５０は、前記ＡＰＳ、前記ＣＲ、および／または前記ＲＳに合わせて実施してもよい。この方法９５０は、図３Ａおよび図３Ｂの前記方法３００ａまたは前記方法３００ｂ、図６に示した前記方法６００、および／または図９の前記方法９００の実施形態との併用で、実質的に並行して、順次、またはインターレース式に実行するために使用してもよい。前記方法９５０の個々の工程の態様のいくつかは、図９の前記方法９００の対応する工程に実質的に類似したものであってよく、その場合、前記方法９００の工程の説明は、前記方法９５０の１若しくはそれ以上の工程にも適用できる。
【０１２４】
前記方法９５０は、プローブ電流の画像処理により誘導されるプローブ位置決めを達成するために実行してよい。半自動ポイントアンドクリック工程を使用した場合、前記プロービング工程は、少なくとも一時的にそれ以前に機能していた自動スキームから乖離する。ただし、一実施形態では、前記方法９５０は、前記プロービング工程がこのような任意の自動スキーム内に実質的に残ることを許してよい。例えば、選択したプローブの前記位置決め手順により、そのプローブが望ましい位置に到達したことが決定される場合（例えば、検査中のＤＵＴまたは試料上の接触点に関して）、前記ＣＲまたは他の機能か機器かが、前記ポジショナー制御装置、またはプローブ位置決めを制御する他の装置に信号を送信し、これにより前記プローブ先端を望ましい接触点と物理的および電気的に接触させる手順が始動されてよい。この工程は、本明細書において前記プローブ先端の「タッチダウン」と呼ばれ、図３Ａおよび図３Ｂの前記工程３２０に実質的に類似したものであってよい。
【０１２５】
タッチダウン中、ポジショナー制御装置は、前記プローブを下方へ平行移動して試料上の接触点と物理的および電気的に接触させる。２つ以上のプローブを使用する場合、これらのプローブは、前記ポジショナー制御装置のプログラミングに応じ、同時にまとめて、または一度に１つずつ下方へ移動される。一実施形態では、前記ＣＲは、正常なタッチダウン後、測定が完了するまで、ポジショナー制御装置に前記プローブを適切な位置で維持させる手順を含む。先端は、上記の接触時に前記ポジショナー制御装置へ信号を戻し、これにより前記ＣＲのサブルーチンが起動される。起動されたサブルーチンは、試料との接触の特質を決定する自動工程を提供してよい。
【０１２６】
前記方法９５０は、ＤＵＴとそれに関連付けられたプローブとをＣＰＢＤとともに画像処理し、前記ＣＰＢＤの生成するＣＰＢにより誘導される全電流を含む前記プローブ内の全電流を取得する工程９５３を含む。この工程９５３の態様は、上記の態様に実質的に類似したものであってよい。
【０１２７】
前記方法９５０の後続工程９５６では、ビーム誘導電流または全プローブ電流の画像などから、各前記プローブの個々の位置が決定される。この方法９５０は、ユーザ入力などから、可能性として対応する変位経路と併せて目標位置が受信される工程９５９を含んでもよい。ただし、この情報は、ソフトウェアインターフェース、例えばＤＵＴのマップとともに使用できるソフトウェアから検索および／または入力してもよい。
【０１２８】
前記方法９５０は、工程９６５中に１若しくはそれ以上のプローブを１若しくはそれ以上の対応する変位経路に沿って平行移動できるよう、前記工程９５９で決定される変位経路に沿った、またはその近傍の走査を生成する工程９６２へ進んでもよい。次に、電流は、平行移動された各プローブで測定されたのち、ビーム誘導電流も含めて工程９６８で分析される。このような電流を工程９７１中に使用することにより、位置誤差の決定および／または補正駆動信号の生成が行える。前記工程９６５、前記工程９６８、および前記工程９７１のうち１若しくはそれ以上は、可能性として、平行移動された各前記プローブが正常にそれぞれ対応する目標位置に到達したことが決定工程９７４により決定されるまで反復してよく、これが決定された時点で、前記方法９５０がこの工程を終了するか追加工程へ進む。
【０１２９】
図１１は、本開示の態様に従った方法９８０の一実施形態の少なくとも一部のフローチャートを例示したものである。この方法９８０は、実質的に手動の、部分的に自動の、または実質的に自動のポイントアンドクリック工程でプローブ位置決めに使用できる。これにより例えば、この方法９８０は、図１の前記機器１００、図２の前記機器２００、図７の前記機器７００、および図８の前記機器８００のうち１若しくはそれ以上において実施するか、またはこれにより実行してよい。その結果、前記方法９８０は、図４に示した前記機器４００および／または図５の前記機器５００と併用して実行可能になる。この方法９５０は、前記ＡＰＳ、前記ＣＲ、および／または前記ＲＳに合わせて実施してもよい。この９５０は、図３Ａおよび図３Ｂの前記方法３００ａまたは前記方法３００ｂ、図６に示した前記方法６００、図９の前記方法９００、および／または図１０の前記方法９５０の実施形態との併用で、実質的に並行して、順次、またはインターレース式に実行するために使用してもよい。
【０１３０】
この方法９８０は、前記ＣＰＢＤチャンバー内のＤＵＴまたは試料上の接触点との物理的および電気的な接触の決定に使用できる。例えば、工程９８３を初期に実行すると接触点の上位に１若しくはそれ以上のプローブを位置決めできる。このような位置決めは、主に試料表面に実質的に平行な平面内であってよい。その後、工程９８６で、例えば試料表面に実質的に垂直な方向に前記プローブを垂直に位置決めできる。この方法９８０は、「タッチダウン」が決定されるまで前記位置決めする工程９８３および前記位置決めする工程９８６が繰り返される決定工程９８９を含む。
【０１３１】
ただし、前記決定工程９８９中に追加位置決めが不要であると決定された場合は、前記方法９８０の追加決定工程９９２が、前記プローブとそれに対応する試料上の接触点との前記電気的接触を評価してよい。例えば、前記プローブと前記接触点との電気的接触について、このプローブと接触点間の電気抵抗が過剰な場合は、このプローブを、上記の１若しくはそれ以上のプローブ準備手順に従うように工程９９５で調整、特徴付け、洗浄、または加工してよい。ただし、前記プローブと前記接触点との電気的接触が必要条件を満たす（良好なオーム接触など）場合は、前記方法９８０の前記工程９９８に示したとおり、意図した試料特徴の測定または検出を実行してよい。
【０１３２】
このように、プローブおよび試料接触点の接触は、前記試料接触点上位で前記プローブを横方向に位置決めする工程と、前記プローブおよび前記接触点の間に物理的接触が得られるまで前記プローブを垂直方向に位置決めする工程と、上記の前記タッチダウン処理により前記物理的接触を確認する工程と、前記プローブおよび前記接触点の接触の電気的特性を確認する工程とを含んでよい。さらに、前記方法９８０は、本開示の態様に従って実質的に手動でも、部分的に自動でも、実質的に自動でもよい。例えば、前記工程９８９は、前記プローブと試料との間に物理的接触が存在するか決定するため、前記ＣＲのサブルーチンを実行する工程を含んでよい。このサブルーチンは、ポジショナー制御装置または前記ＣＰＢＤに命令して前記プローブおよび試料の物理的接触を示す情報を取得する手順を実施するためのプログラムを有してよい。このような手順は、（１）容量（ＡＣおよび／またはＤＣ）を検出する工程、（２）力を検出する工程、（３）前記プローブ先端と試料の目視観測を可能にする工程、（４）走査型プローブ画像処理方法、（５）機械的枢動を（目視）観測する工程、（６）ＣＰＢとの相互作用を決定する工程、および／または（７）位置決め情報用にＥＤＸ（ｅｎｅｒｇｙ  ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  ｘ−ｒａｙ  ａｎａｌｙｓｉｓ＝エネルギー分散型Ｘ線分析）を使用する工程とを含んでよい。
【０１３３】
プローブ／試料接触を決定する容量ベースの手順の一実施形態には、前記プローブおよび試料間の容量または容量変化の決定が関与する。プローブ／試料接触を決定する力検出手順の一実施形態には、局所的な力がしきい値に達するかそれを上回る（前記先端と試料の前記接触点との近接性または機械的接触を示し得る）と信号を送信する力センサを使用してよい。力検出手順は、カンチレバー、または位置検出器と組み合わせた他のバネでも実施可能であり、これによりバネ定数を使って力の関数としてプローブのたわみを算出できる。プローブ／試料接触を決定するための走査型プローブ画像処理法では、接触を示す信号を生成し得るデータが得られる。
【０１３４】
プローブ／試料接触を決定するための機械的枢動観察法に関しては、前記プローブの機械的接触が枢動点を生じ得る。枢動点に関する前記プローブの任意の枢動または回転の検出では前記プローブの横方向のたわみにより示すことができ、このたわみを得られたＣＰＢ画像と同時に分析して、プローブの機械的接触を示すことができる。枢動点の存在、およびこの枢動点の位置（オプション）は、タッチダウンが起こったことを示す信号として前記ＣＰＢＤから通信してよい。プローブ／試料接触のＥＤＸベースの決定では、ＣＰＢに誘導されるＸ線と試料との相互作用を分析して、試料の元素組成に関する情報を得ることができ、これにより接触サイトの識別をサポートできる。
【０１３５】
以上に述べた前記方法９８０の態様等は、自動工程として前記ＡＰＳ内で実施してよく、または半自動工程として前記ＡＰＳ外で実施したのち、物理的接触を確定する通信がなされた時点で前記ＡＰＳ内に再導入してもよい。その結果、前記ＣＲが前記プローブ先端と前記接触点との間に電気的接触がなされたことを決定する追加サブルーチンまたは手順のセットを始動できるようになる。あるいは、電気的接触の決定前に、前記ＣＲによりサブルーチンを実施して前記プローブ先端と前記接触点とが物理的に接触しただけでなく、電気的にも接触した確率を改善し、前記接触点との良好な電気的接触を維持するため、一定の手順が実行されるようにしてもよい。
【０１３６】
一実施形態では、例えば電気的接触の確率改善に適した一定の手順に従って、前記ＣＲと、前記プローブの位置決めに使用される前記ポジショナー制御装置との間で通信が行われる。適切な手順は、（１）前記プローブをその周囲で移動させ「掘り込み」により接触を達成するスクラブ工程と、（２）別個の「チゼルプローブ」を使用し、その先端で接触表面を粗くする工程と、（３）ハンマープローブを使用して異なる別のプローブを接触表面へ「打ち込む」工程とを含んでよい。このような手順は、それぞれ部分的または実質的に自動化した工程として前記ＣＲ内の適切なプログラミングと、前記ＣＲおよび前記ポジショナー制御装置の通信とにより実施してよい。
【０１３７】
プローブおよび試料接触点の十分な電気的接触の確率を改善するための一部の工程は、チャンバー外またはチャンバー内のプローブを準備する工程、または試料を準備する工程で実施してよい。このような方法の１つには、前記プローブまたは試料を損傷しない十分低い温度で融解する金属による、前記プローブおよび／または試料のディッピングまたはコーティングがある。その結果、この金属が試料接触点を「濡らし」、前記プローブおよび試料接触点のどちらか一方または双方がより柔らかい金属に接触することにより、可能性として条件を満たすオーム抵抗の尤度が向上する。このような一実施形態では、前記金属は、前記プローブと合金を成すものであってよい。
【０１３８】
前記プローブと試料上の前記接触点との間に電気的接触がなされたかを決定するため、前記工程９９２中に起動される（前記ＣＲなどの）サブルーチンの一実施形態は、前記プローブ先端と試料との間のすべての電気的接触を示す情報を取得する手順を実施するよう、対応する前記ポジショナー制御装置および／または前記ＣＰＢＤに命令するプログラミングを含む。このような手順は、（１）単一の接触点上に２つのプローブを位置決めする工程、（２）オーム抵抗を確実にするため、プローブを移動して接触を共有させる工程、（３）スプリットプローブ接触を使用する工程、（４）プローブおよび／または極性を反転させる工程、（５）電流の検出工程、（６）伝導度の検出工程、（７）二次電子放出（電圧コントラスト）の変化を検出する工程などを含んでよい。
【０１３９】
例えば、単一の接触点上に２つのプローブを位置決めする工程は、２つのプローブを同じ接触点上に落とし、これら２つのプローブ間にオーム接触があるか決定する工程を有してよい。前記２つのプローブ間のオーム接触は、これら２つのプローブと試料上の前記接触点との間のオーム接触の存在を示し得る。
【０１４０】
スプリットプローブ１４００の例の斜視図は、図１４に例示した。この例示的スプリットプローブ１４００は、前記プローブ１４００を「半分」１４０４および「半分」１４０６に分離する誘電体層１４０２を有するプローブを使用する。前記スプリットプローブ１４００と試料との間に物理的接触を達成した時点で、前記２つの「半分」１４０４および「半分」１４０６間のオーム接触の検出により、前記スプリットプローブ１４００と前記試料接触点との間のオーム接触を示すことが可能になる。
【０１４１】
前記プローブ先端と前記接触点との間に電気的接触がなされたかを決定するためのプローブおよび／またはそのプローブの極性を反転させる工程には、前記２つのプローブの各々と前記試料接触点とを物理的に接触させたのち、（１）前記プローブを切り替える工程と、（２）各前記プローブの極性を切り替える工程とが関与し得る。二次電子放出（電圧コントラスト）の変化を検出する工程には、一般に前記先端に一定の電圧を印加し、この先端が前記接触点と接触した際の信号の増減を決定する工程が関与する。この手順は物理的接触および電気的接触の双方を必要とするため、この手順を使用すると、物理的接触を決定するサブルーチンは実行不要になる。伝導度および電流の検出は、それぞれ物理的接触および電気的接触を要する手順と同様である。そのため、これらの１つを使用すると、物理的接触を決定するサブルーチンは実行不要になる。
【０１４２】
電気的なプローブ／試料接触を決定する前記各手順は、１若しくはそれ以上の部分的にまたは実質的に自動化した工程として前記ＡＰＳ内などで実施してよい。１若しくはそれ以上の半自動工程として実施した場合は、前記ＡＰＳ外で実行したのち、電気的接触を確定する通信がなされた時点で前記ＡＰＳ内へ再導入してよい。実行するサブルーチンに応じ、前記ポジショナー制御装置または前記ＣＰＢＤが、電気的接触がなされた旨の通信を前記ＣＲに送信する。
【０１４３】
図１２Ａ〜図１２Ｃでは、本開示の態様に従ったプローブを準備する工程の種々の段階にあるプローブ１２１０の少なくとも一部の概略図を集合的に例示している。このプローブ１２１０の組成は、実質的に金属であってよい。図１２Ａ〜図１２Ｃに示した工程は、このプローブ１２１０の前記先端１２１５を尖鋭化するためなど、プローブ１２１０の尖鋭化に使用できる。追加的または二者択一的に、図１２Ａ〜図１２Ｃに示した工程は、前記プローブ１２１０および／または前記プローブ先端１２１５の洗浄に使用できる。ただし、簡潔性のため、図１２Ａ〜図１２Ｃに示したこの工程は、本明細書ではプローブ尖鋭化工程と呼ぶ。図１２Ａ〜図１２Ｃに示したこの工程は、上記の前記ＥＴＰに実質的に類似してもよく、固体（ｓｏｌｉｄ）プローブ（図１２Ａ〜図１２Ｃの実施形態のように）またはスプリットプローブなどの処理に使用できる。
【０１４４】
図１２Ａは、前記尖鋭化工程の初期段階または中間段階を図示したものである。図示した工程では追加プローブ１２２０が使用されており、尖鋭化すべき前記プローブ１２１０は、前記プローブ１２２０の直径より小さい直径を有するか、前記プローブ１２２０より細いか、または断面積寸法および長さ寸法を含め前記プローブ１２２０より実質的に小さい寸法を有してよい。また、図１２Ａ〜図１２Ｃでは実質的に円柱型として図示されているが、前記プローブ１２１０および前記プローブ１２２０のどちらか一方または双方が円柱型でなくとも、あるいは実質的に正方形形状、長方形形状、または非対称形状であるなど、実質的に非円形の断面形状を有してもよい。例示した実施形態では、前記プローブ１２１０は、初期に前記プローブ１２２０の直径より約２５％小さい直径を有する。言うまでもなく、前記プローブ１２１０および前記プローブ１２２０の相対直径は、本開示の範囲内で例示した実施形態と場合により異なってもよい。
【０１４５】
図１２Ａに示したように、前記プローブ１２１０および前記プローブ１２２０は、電圧、電流、または熱エネルギー源１２３０により電気的経路を閉じるため互いに接触させ配置してよい。ただし、他の実施形態では、前記プローブ１２１０および前記プローブ１２２０は単に互いに近接しているだけで、互いに物理的に接触しているわけではない。
【０１４６】
図１２Ｂは前記尖鋭化工程の図１２Ａに図示した段階の後続段階を描いたもので、ここでは前記プローブ１２１０および前記プローブ１２２０の前記先端１２１５および前記先端１２２５が、それぞれ加熱されて、前記プローブ先端１２１５を形成する金属の一部が除去され、可能性として前記プローブ先端１２２５に再付着するのに十分な時間、高温で維持されてきている。これにより、例えば前記プローブ先端１２１５は細くなり、前記プローブ先端１２２５はそのサイズを増している。
【０１４７】
図１２Ｃは前記尖鋭化工程の図１２Ｂに図示した段階の後続段階を描いたもので、ここでは前記先端１２１５および前記先端１２２５が十分な時間、高温で維持されてきており、前記先端１２１５から金属がさらに除去され、可能性として前記プローブ先端１２２５に再付着している。その結果、前記プローブ先端１２１５は、図１２Ａおよび図１２Ｂと比べ実質的に尖鋭化している。前記プローブ先端１２２５は、図１２Ａおよび図１２Ｂと比べるとサイズ的に大きくなっている。
【０１４８】
本開示の範囲内において限定されるものではないが、上記のプローブ先端尖鋭化工程で前記プローブ先端１２１５および前記プローブ先端１２２５の加熱温度は、約６００℃〜約４，０００℃の範囲であってよい。一実施形態では、この範囲等で加熱したプローブ温度は、例えば前記プローブ先端１２１５および前記プローブ先端１２２５に、約１ボルト〜約５００ボルト範囲の電圧、および／または約１００ナノアンプ〜約１０マイクロアンプ範囲の電流を印加した場合に結果として得られる抵抗加熱の結果であってよい。ただし、本開示の範囲が、このような実施形態に限定されることはない。
【０１４９】
前記プローブ先端１２１５および前記プローブ先端１２２５の加熱温度は、前記プローブ先端１２１５および前記プローブ先端１２２５の間で異なってもよい。例えば、前記プローブ先端１２１５の加熱温度は、前記プローブ先端１２２５の加熱温度より高くとも低くともよい。また、前記プローブ先端１２１５および前記プローブ先端１２２５を加熱する時間は、約１秒〜約３０秒の範囲であってよい。ただし、この時間は、実質的に瞬時の金属移動をもたらす実施形態を含め、実質的に１秒未満であってもよい。
【０１５０】
図１３Ａ〜図１３Ｃでは、上記の部分的または実質的に自動化した工程の１若しくはそれ以上に従ってＳＥＭを使用した場合に作成される画像など、それぞれ本開示の態様に従ってＣＰＢＤにより作成される画像表示１３０１〜１３０３を集合的に例示している。これらの画像１３０１〜１３０３は、前記ＣＰＢＤ内で調査中の試料の対応する接触点または他の特徴１３２０の上位に、またはこれに接触してそれぞれ位置決めされる複数のプローブ１３１０を、それぞれ図示している。
【０１５１】
１若しくはそれ以上のプローブを使用して試料の特性または特徴を電気的に測定または検出するためＣＰＢＤ内で試料を調査すると、前記プローブおよび／または試料のビデオレートでの画像により、既存の前記プローブおよび／または試料に流れ込む電気信号に関する有用な情報が得られる。場合により、画像は図１３Ａに示すように前記ＣＰＢＤ画像表示装置に対し垂直にシフトする。他の場合には、画像は図１３Ｂに示すように前記ＣＰＢＤ画像表示装置に対し水平にシフトする。さらに他の場合には、画像は図１３Ｃに示すように振動する、および／または不鮮明になる。さらに、これらの状況が重なる場合もある。例えば、画像が垂直および水平にシフトした結果、前記ＣＰＢＤ画像表示装置に対し垂直成分および水平成分の双方を有して斜めにシフトする場合があり、振動または不鮮明な画像が前記ＣＰＢＤ画像表示装置に対し垂直、水平、または斜めにシフトする場合もある。
【０１５２】
垂直方向の画像シフトは、調査中の試料が受動的な「電源オフ」、すなわち電気的バイアスを印加されていない場合に対し、実質的に同一な方法で調査中の同じ試料が「電源オン」、すなわち動作モードである場合など、試料調査固有の電気的バイアスが少なくとも部分的に寄与した結果であり得る（前記ＣＰＢＤのＣＰＢが入射した結果バイアスが生じるという例外はあるが）。このような一例が図１３Ａであり、この図では、垂直にシフトしたプローブ１３１０’および接触点１３２０’を、初期に表示されたプローブ１３１０および接触点１３２０と相対的に示している。
【０１５３】
水平方向の画像シフトは、試料およびプローブが静電的な場合と対称的に、電流が試料または１若しくはそれ以上のプローブに流された場合など、同調査固有の電流が少なくとも部分的に寄与した結果であり得る（前記ＣＰＢＤのＣＰＢが入射した結果バイアスが生じるという例外はあるが）。このようなシナリオの１つは上記のプローブ／電流画像処理中の場合であり、その場合、前記プローブに流される電流は、試験中の半導体装置、シリコンチップ、または他の装置を流れる電流同様、水平方向のＣＰＢＤ画像シフトを起こす場合がある。このようなシナリオの一例が図１３Ｂであり、この図では、水平にシフトしたプローブ１３１０"および接触点１３２０"を、初期に表示されたプローブ１３１０および接触点１３２０と相対的に示している。
【０１５４】
振動または不鮮明化は、前記ＣＰＢＤチャンバー、制御線、試料、前記プローブ、および／または他の位置に常駐する電気的雑音が少なくとも部分的に寄与した結果である。このような一例が図１３Ｃであり、この図では、水平にシフトしたプローブ１３１０"を、初期に表示されたプローブ１３１０と相対的に示している。
【０１５５】
画像は、電気的測定のスケールを切り替えた場合、またはバイアスか電流かが急に開始または停止された場合、可能性として前記表示画面の幅にほぼ等しい大きなジャンプを呈する場合もある。また、動きが組み合わされて呈されることもある。例えば、画像が前記表示画面を斜めに横切ることもある。このような動きはバイアスまたは電流の変化を示し得る。
【０１５６】
このような画像のシフトまたは動きに対する、手動の、部分的に自動化した、および／または実質的に自動化した検出および／または測定（シフトの定量化またはシフトの距離など）は、単独で、または本明細書で説明する他の方法および手順の態様と組み合わせて使用してもよい。例えば、部分的または実質的に自動化した、ビデオレートでの画像または画像シフトの可視化または検出を使用して、プローブおよび試料接触点の接触の特質を測定してもよい。このような画像のシフトおよび／または動きを使って、ＣＰＢＤ内で調査中の装置または試料内回路からの応答といった電気的応答を検出および／または測定してもよい。言うまでもなく、上述した他の特徴、または本開示の範囲内の他の特徴も、その多くが、本開示の態様に従って画像のシフトおよび／または動きを検出および／または測定するために使用する工程により、またはそれらの工程に補完されて、測定および／または検出することができる。一実施形態では、画像のシフトおよび／または動きに関するデータを回収および記録でき、可能性としてはこのデータを分析して画像の作用、試料の特徴、および／または特徴測定パラメータの関係を決定できる。例えば、プローブに流れる電流に応答して画像がシフトし得る距離と、電流の絶対値との相関を調べることができる。その結果、この相関を使用して、接続性、前記プローブと異なる別の物体との接触、前記プローブの導電率などを確定できる。
【０１５７】
このように、本開示では、（１）荷電粒子ビーム装置（ＣＰＢＤ）内の被測定物（ＤＵＴ）と、（２）前記ＣＰＢＤ内の前記ＤＵＴの特徴の検査に使用するプローブとの操作を制御するように構成されたポジショナーコントローラを含む機器を導入している。また、この機器は、測定器を含んでもよい。前記ポジショナーコントローラおよび前記測定器の制御は、部分的または実質的に自動化してよい。このような機器の一実施形態は操作プラットフォームも含み、この操作プラットフォームも部分的または実質的に自動化してよい。この操作プラットフォームは、ベースと、前記ベースに連結されたステージであって、検査する試料を受容するように構成されたステージとを含んでよい。前記操作プラットフォームは、それぞれ前記ベースに連結された複数のマニピュレータモジュールインターフェースであって、それぞれ少なくとも１つのプローブと前記ステージにより受容された試料とを操作するように構成された複数のマニピュレータモジュールのうち対応する１つを受容するように構成された複数のマニピュレータモジュールインターフェースを含んでもよい。前記操作プラットフォームは、前記複数のマニピュレータモジュールインターフェースと、前記測定器および前記ポジショナーコントローラの少なくとも一方との間で制御情報およびステータス情報を転送するように構成されたインターフェースを含んでもよい。
【０１５８】
他の実施形態は、（１）荷電粒子ビーム装置（ＣＰＢＤ）であって、内部で試料が位置決めされる荷電粒子ビーム装置と、（２）前記ＣＰＢＤに通信可能に連結され、複数のプローブをそれぞれ個々に操作して試料上の複数の接触点の１つと接触させるよう動作自在なポジショナー制御装置と、（３）前記ＣＰＢＤおよび前記ポジショナー制御装置に通信可能に連結され、複数の接触点の１つに関連付けられた測定および検出のどちらか一方を実行するよう動作自在な測定装置と、（４）前記ＣＰＢＤ、前記ポジショナー制御装置、および前記測定装置のうち少なくとも１つへの通信を提供するよう動作自在な制御ルーチンと、のうち１つを追加的に含んでよい。
【０１５９】
本開示では、いくつかのプローブの１つをＣＰＢＤのＣＰＢに露出する工程を含み得る方法も導入している。このような方法は、前記プローブの少なくとも１つにおける電流を検査する工程を含んでもよい。これはこの電流がＣＰＢに露出されたプローブを示し得るためである。
【０１６０】
本開示では、生成された信号電流を、ＣＰＢＤ内に位置決めされた複数のプローブの１つに導入する工程と、各前記プローブを前記ＣＰＢＤのＣＰＢに露出する工程とを含み得る方法も導入している。前記ＣＰＢＤにより作成された画像では、生成された信号電流が流される前記プローブは、前記画像内の他のプローブの表示に対する一意の表示に基づき識別される。
【０１６１】
本開示では、ＤＵＴおよび複数のプローブをＣＰＢＤとともに画像処理する工程を含み得る方法も導入している。各前記プローブの個々の位置は、ビームに誘導されるプローブ電流の画像に基づき決定される。それぞれ前記プローブの１つに対応する目標位置および／またはプローブ変位経路は、ソフトウェアインターフェース入力またはユーザ入力から検索できる。走査は、前記変位経路を近似して生成してよく、各前記プローブは、その目標位置へ向かって実質的にその変位経路に基づき移動してよい。次に、前記プローブに対応するビーム誘導電流を分析してよく、位置決め誤差および補正駆動信号も決定してよい。
【０１６２】
本開示では、ＣＰＤＢ内に位置するＤＵＴの上位にプローブを位置決めする工程と、前記プローブをＤＵＴ上の接触点へ向かって平行移動する工程と、前記プローブの前記接触点へのタッチダウンが決定されるまで前記位置決めする工程および前記平行移動工程を反復する工程とを含み得る方法も導入している。次に、前記プローブおよび前記接触点の電気的接触の特質が評価され、評価された前記電気的接触の特質が所定の受入基準内であれば、前記プローブで電気的測定が実行される。
【０１６３】
本開示では、前記ＣＰＢＤのチャンバー内で検査中のＣＰＢＤから試料の特徴に関するデータを回収する工程と、回収したデータを格納する工程と、格納したデータを処理する工程と、電子的に前記ＣＰＢＤと通信するように構成された機器へ処理したデータを電気的に転送する工程とを含み得る方法も導入している。前記回収する工程と、前記格納する工程と、前記処理する工程と、前記転送する工程とのうち少なくとも１つは、実質的に自動化してよい。前記ＣＰＢＤと電子的に通信するように構成された前記機器は、上述したようなマスターコントローラであってよい。マスターコントローラは、ハードウェアであってもソフトウェアであってもよく、アプリケーション論理順序付けの全体を制御するように構成してよい１若しくはそれ以上の装置および／またはユニットであるか、またはこれを含んでもよい。例えば、マスターコントローラは、ユーザまたは機械が作動した所定の工程か、またはこのような工程のセットに対し、特定順序の操作を決定および実行してよい。
【０１６４】
本開示では、第１のプローブ先端を第２のプローブ先端に近接して位置決めする工程を含み得る方法も導入している。前記プローブ先端のうち少なくとも１つは、そのプローブ先端を形成するプローブ材料の一部が除去され、そのプローブ先端が尖鋭化されるよう加熱される。
【０１６５】
本開示では、前記画像が表示されるＣＰＢＤ装置に対する、画像のシフトおよび／または動きを検査する工程を含み得る方法も導入している。次に、ＣＰＢＤチャンバーの少なくとも１つの環境と、このＣＰＢＤチャンバー内に配置された試料と、このＣＰＢＤチャンバー内に配置されたプローブとに関する電気的特徴のステータスおよび／またはステータスの変化を、画像のシフトおよび／または動きに基づき決定してよい。
【０１６６】
以上、本開示の実施形態を詳述したが、当業者であれば、本開示の要旨を変更しない範囲で種々の変形形態、置換形態、および修正形態が可能であることが理解されることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１６７】
本開示は、添付の図面と併せて以下の付属の詳細な説明を読むことにより最もよく理解される。本分野の標準的慣行に基づき、種々の特徴は実際の縮尺どおりに描画されていないことをここに特筆する。例えば、種々の特徴の寸法は、説明を明瞭にするため適宜拡大または縮小している場合がある。
【図１】図１は、本開示の態様に従った機器の一実施形態の少なくとも一部の模式図。
【図２】図２は、本開示の態様に従った機器の一実施形態の少なくとも一部のブロック図。
【図３Ａ】図３Ａおよび３Ｂは、本開示の態様に従った方法の一実施形態の少なくとも一部のフローチャート。
【図３Ｂ】図３Ａおよび３Ｂは、本開示の態様に従った方法の一実施形態の少なくとも一部のフローチャート。
【図４】図４は、本開示の態様に従った装置の一実施形態の少なくとも一部の斜視図。
【図５】図５は、本開示の態様に従った装置の一実施形態の少なくとも一部の斜視図。
【図６】図６は、本開示の態様に従った方法の一実施形態の少なくとも一部のフローチャート。
【図７】図７は、本開示の態様に従った機器の一実施形態の少なくとも一部のブロック図。
【図８】図８は、本開示の態様に従った機器の一実施形態の少なくとも一部のブロック図。
【図９】図９は、本開示の態様に従った方法の一実施形態の少なくとも一部のフローチャート。
【図１０】図１０は、本開示の態様に従った方法の一実施形態の少なくとも一部のフローチャート。
【図１１】図１１は、本開示の態様に従った方法の一実施形態の少なくとも一部のフローチャート。
【図１２Ａ】図１２Ａ〜１２Ｃは、本開示の態様に従った方法の一実施形態の少なくとも一部の種々の段階の概略図。
【図１２Ｂ】図１２Ａ〜１２Ｃは、本開示の態様に従った方法の一実施形態の少なくとも一部の種々の段階の概略図。
【図１２Ｃ】図１２Ａ〜１２Ｃは、本開示の態様に従った方法の一実施形態の少なくとも一部の種々の段階の概略図。
【図１３Ａ】図１３Ａ〜１３Ｃは、本開示の態様に従った荷電粒子ビーム装置により生成された画像のシフトを表した図。
【図１３Ｂ】図１３Ａ〜１３Ｃは、本開示の態様に従った荷電粒子ビーム装置により生成された画像のシフトを表した図。
【図１３Ｃ】図１３Ａ〜１３Ｃは、本開示の態様に従った荷電粒子ビーム装置により生成された画像のシフトを表した図。
【図１４】図１４は、本開示の態様に従った装置の一実施形態の少なくとも一部の斜視図。
【図１】
2005251745.tif 000003
【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１４】
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【外国語明細書】
CHARGED PARTICLE BEAM DEVICE PROBE OPERATION
BACKGROUND
A charged particle beam device (CPBD) is often required to examine and perform manipulation of micro- and nano-scale objects.  In general, a CPBD employs a charged particle beam (CPB) to irradiate a sample under study, or a focused spot on the study, wherein the wavelength of the CPB is much smaller than the wavelength of light used in optical microscopes.  Modern CPBD can view details at the atomic level with sub-nanometer resolution (e.g., down to about 0.1 nm resolution) at a magnification of up to about one million.  CPB microscopes and others which may be similarly employed include scanning electron microscopes (SEM), focused ion beam (FIB) microscopes and transmission electron microscopes (TEM), among others.
A scanning electron microscope (SEM) is another type of CPB microscope.  In an exemplary SEM, a beam of electrons may be focused to a point (e.g., "spot" mode) and scanned over the surface of the specimen.  Detectors collect the backscattered and secondary electrons reflected or otherwise originating from the surface of the specimen and convert them into a signal that is used to produce a realistic, multi-dimensional image of the specimen.  SEMs can provide a magnification of up to about two hundred thousand, possibly higher.
For some applications, a probe or plurality of probes may be used inside a CPBD to acquire additional data, properties and/or characteristics of samples.  Such probes may also be used to performed tests on or with samples within the CPBD to collect such data, properties and/or characteristics of samples, among other purposes.
However, it can be difficult to accurately position and/or orient a probe or sample within an SEM or other CPBD.  In fact, it can be difficult to even distinguish between the plurality of probes that may be employed within the CPBD to manipulate the sample.  It can also be difficult to verify adequate physical and/or electrical contact between a probe and a contact point on a sample.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
The present disclosure is best understood from the following detailed description when read with the accompanying figures.  It is emphasized that, in accordance with the standard practice in the industry, various features are not drawn to scale.  In fact, the dimensions of the various features may be arbitrarily increased or reduced for clarity of discussion.
Fig. 1 is a schematic diagram of at least a portion of one embodiment of apparatus according to aspects of the present disclosure.
Fig. 2 is a block diagram of at least a portion of one embodiment of apparatus according to aspects of the present disclosure.
Figs. 3A and 3B are flow-chart diagrams, each of at least a portion of one embodiment of a method according to aspects of the present disclosure.
Fig. 4 is a perspective view of at least a portion of one embodiment of apparatus according to aspects of the present disclosure.
Fig. 5 is a perspective view of at least a portion of one embodiment of apparatus according to aspects of the present disclosure.
Fig. 6 is a flow-chart diagram of at least a portion of one embodiment of a method according to aspects of the present disclosure.
Fig. 7 is a block-diagram of at least a portion of one embodiment of apparatus according to aspects of the present disclosure.
Fig. 8 is a block-diagram of at least a portion of one embodiment of apparatus according to aspects of the present disclosure.
Fig. 9 is a flow-chart diagram of at least a portion of one embodiment of a method according to aspects of the present disclosure.
Fig. 10 is a flow-chart diagram of at least a portion of one embodiment of a method according to aspects of the present disclosure.
Fig. 11 is a flow-chart diagram of at least a portion of one embodiment of a method according to aspects of the present disclosure.
Figs. 12A-12C are schematic views of various stages of at least a portion of one embodiment of a method according to aspects of the present disclosure.
Figs. 13A-13C are representations of shifting in images generated by a charged particle beam device according to aspects of the present disclosure.
Fig. 14 is a perspective view of at least a portion of one embodiment of apparatus according to aspects of the present disclosure.
DETAILED DESCRIPTION 
Disclosed herein are exemplary embodiments of manual, partially automated and substantially automated apparatus and methods for probing one or more samples in a charged particle beam device (CPBD).  For example, such probing may comprise or support automated measurement or detection of one or more characteristics of the sample(s).  Such characteristics may include mechanical, electrical, optical and/or chemical characteristics, and/or combinations thereof, without limitation.  Exemplary samples within the scope of the present disclosure include, without limitation, an integrated circuit (IC), a partially finished IC, a de-processed IC, a transistor, other electronic and micro-electronic devices, micro-electromechanical systems (MEMS) devices, electro-optical devices and circuits, and combinations thereof, among others.  Other samples may include nano-particles, nano-materials, coatings, biological samples, and combinations thereof.  A CPBD within the scope of the present disclosure may be or include a charged particle beam microscope (CPBM), among others.  For example, a CPBM may be or include a focused ion beam (FIB) microscope, a dual-beam FIB microscope, a scanning electron microscope (SEM), a scanning auger microscope (SAM), a transmission electron microscope (TEM), and an environmental scanning electron microscope (ESEM), among others.  Of course, the scope of the present disclosure is not limited to the characteristics, samples or CPBDs described above.
Embodiment of methods according to aspects of the present disclosure may include, at least in part, one or more steps or processes for performing the following operations: (1) preparing a sample for introduction into a CPBD; (2) introducing the sample into the CPBD; (3) preparing the sample for measurement using one or more probes; (4) preparing the probes for measurement of one or more characteristics of the sample; (5) locating the probes proximate corresponding target areas on the sample; (6) establishing contact between the probes and the target areas; (7) measuring the characteristic(s); (8) removal of probes and samples from the CPBD; and (9) processing data collected during one or more of the previous processes.  Embodiment of methods according to aspects of the present disclosure may also or alternatively include transmitting data collected during one or more of such processes.  Such data transmission may be by TCP/IP or other protocols, possibly depending on the transmission destination, wherein possible destinations may include components that are ancillary to, associated with, or merely configured to communicate with the CPBD, including components that are centrally or remotely located relative to the CPBD.  One, several or each of such operations, or one or more of the steps or processes executed therefor, may be partially or substantially automated.
Aspects of such automation may be provided by the automation of various devices employed to orient and otherwise operate one or more probes and one or more samples, as well as those devices employed to measure the characteristic(s), all of which may be communicatively coupled as an Automated Probing System (APS).  Thus, communications may be sent between these devices to control initiation, adjustment or termination of the above-described operations, or for one or more of the steps or processes executed during such operations.  Such communications may also be sent automatically between these devices, such as at the control of the APS and/or otherwise in the absence of user input.
In one embodiment, the APS relies on or otherwise employs a Reference System (RS) by which the orientation of the moving components of the various devices comprising the APS can be referenced to each other and to fixed components or devices.  The RS may thus support or provide monitoring of the spatial relationships within the APS, including spatial relationships between and among moving and fixed components or devices.  For example, in one embodiment, the spatial relationships of moving components of the various devices is employed to automatically position probe tips relative to each other and/or to features of a sample being probed.  Moreover, because the various devices of the APS can be communicatively coupled, information gathered by the RS can be communicated among the devices to initiate, monitor, adjust and/or terminate one or more processes performed by a component or device in the APS, as well as to collect data related to one or more such processes.
The RS and/or other components of the APS, as well as the APS itself, may employ or rely on aspects of U.S. Patent Application No. 10/698,178, "SYSTEM AND METHOD OF PROCESSING DAG OCTREE," filed October 31, 2003, and/or U.S. Patent Application No. 10/749,256, "ISO-SURFACE EXTRACTION INTO SPLAT HIERARCHY," filed December 31, 2003, each of which are hereby incorporated by reference in their entirety herein.  These applications relate to computer simulation and imaging aspects which may be employed to generate and display static and real-time images of probes, samples and CPBD chambers within the scope of the present disclosure.  For example, such computer simulated imaging may be employed in support of collision avoidance procedures during the transport of samples and probes within a CPBD chamber according to aspects of the present disclosure.  However, such collision avoidance may additionally or alternatively be implemented in a more physical form, such as by proximity and/or contact detection, including in a partially or substantially automated manner.
The RS can comprise a variety of devices such as, without limitation, location sensors, pressure sensors, environmental sensors, material/element sensors, and/or timers, among others.  The RS may also include one or more devices operable to execute location procedures, such as locating by imaging.  The devices and/or components of the RS may be operable to gather information regarding the various devices and/or components of the APS and/or the steps, processes, actions or operations performed thereby.  The RS may also include programming and/or software for converting the gathered information, such as into messages that may be communicated among the devices.  For example, the messages from the RS may be in the form of an electronic signal, or may be in the form of a command generated by software associated with the RS.
The RS may be implemented as a part of a Control Routine (CR) that may be programmed into one of the communicatively coupled devices of the APS.  In one such embodiment, the RS is implemented in the CR as a set of procedures that are programmed into a position control device that provides operability to the probes.  The CR may also comprise various sub-routines for enabling automated probing and other automated processes according to aspects of the present disclosure.
Various aspects of the RS may vary depending on the type of process or processes to be performed by the RS, possibly including automated processes.  For example, the information required by the RS during the automated preparation of a probe can vary from the information required by the RS during the automated measurement of a characteristic of a sample.  In some embodiments, however, possibly regardless of the type of automated process or processes being performed, the RS relies on certain common factors, such as the position of a sample relative to a charged particle beam (CPB) produced by a CPBD, the position of probe tips relative to the sample, and a map of the sample.
A map of the sample refers to data regarding the sample that can be used, for example, to determine the location of features on the sample.  For example, the sample may be a semiconductor chip with certain features formed thereon.  A map of the chip may provide location information regarding one or more of those features.  A map of a sample can be obtained from a variety of sources including, for example, computer-aided design (CAD) data, manual training of the sample by a user, and/or a set of reference coordinates specified by a user and/or an external system.
In embodiments in which the RS relies on the position of a sample relative to a CPB, the RS may use information obtained from a process implemented by the CR for determining the position of the sample positioned in a sample chamber of the CPBD relative to the CPB.  Alternatively, or additionally, the CR may include one or more processes employable to determine the location of the sample relative to a positioning stage or probe tip, as well as one or more processes employable to determine the location of the stage or probe tip relative to the CPB.  Alternatively, or additionally, the CR may include one or more processes employable to determine the location of the probe tip relative to the positioning stage, as well as one or more processes employable to determine the location of the stage relative to the CPB.
In one embodiment, the CR implements a standard image-analysis procedure to determine the position of the sample relative to the CPB, the positioning stage and/or the probe tip.  For example, the image can be derived from a representation created from the CPBD or other such device that can create a suitable representation for use by image-analysis software.  Reference features on the sample, stage and/or probe tip can be used in the image-analysis to create a mathematical coordinate system to describe the location of the sample, stage and/or probe tip to the RS.
In embodiments in which the RS relies on the position of the probe tips relative to the sample, the RS may use information obtained from a process implemented by the CR for determining the location of the probe tips relative to the position of the sample in the sample chamber.  For example, the location of the probe tips relative to the CPB and/or stage may be determined using suitable image-analysis techniques.  Alternatively, or additionally, the location of the probe tips relative to the probe positioner may be determined, and then the location of the probe tips relative to the CPB or stage may be determined.  The location of the probe tips can be determined by image-analysis, or by moving the probe tips to a mechanical, electrical or laser sensor that provides suitable feedback for such a requirement, among other possible methods.
In embodiments in which the RS relies on a map, the RS may communicate information to a device providing operability of the probes, such as a positioner control device, which may trigger such device to drive the position of the probe tips over specified features.  For example, the coordinates of features relative to the map and the actual location of the sample under inspection, or the actual location of the probe tips, and/or the actual location of the positioners can be mathematically combined.
Referring to Fig. 1, illustrated is at least a portion of one embodiment of an apparatus 100 according to aspects of the present disclosure.  The apparatus 100 may include or be substantially similar to an APS according to one or more of the aspects described above.
The apparatus 100 includes a positioner control device 102, a CPBD 104 and a measuring device 106.  The positioner control device 102 may be configured to control a manipulation platform to which one or more probes are coupled.  For example, the positioner control device 102 may be or include the S100 Nanomanipulator System commercially available from Zyvex Corporation, among other manipulators.  The CPBD 104 may be or include an SEM or FIB available from FEI, Hitachi or JEOL, among others.  The measuring device 106 may be or include the Keithley 4200, which is also commercially available, among other measuring devices.
The positioner control device 102, the CPBD 104 and the measuring device 106 are coupled such that communications are sent between the devices to initiate, adjust, monitor, collect data relative to, and/or terminate processes.  Such processes may include introducing a sample into a the CPBD 104, preparing a plurality of probes for taking a measurement of the sample, locating the probes proximate a target area on the sample, activating the probes to make contact with the target area, and/or taking the measurement, among others.  The communications among the devices may be interpreted by the CR which, as described above, may be programmed into one or more of the devices of the apparatus 100.  Consequently, the CR may instruct the devices of the apparatus 100 to initiate, monitor, collect data related to, adjust and/or terminate a particular process, such as preparing the probes or taking measurements, in response to communications received from the CPBD 104 and/or the measuring device 106.
The CR may be programmed into a single computer or machine (e.g., a "master control computer") that is responsible for directing the operation of one or more of the positioner control device 102, the CPBD 104 and the measuring device 106, at least in part, and may also be responsible for controlling one or more of the steps, processes, actions and/or operations described above.  For example, a procedure for introducing a sample into the CPBD 104 may be controlled by the same computer that operates the positioner control device 102 and that drives probes to a desired location, and/or by the same computer that controls peripheral devices.  In addition, Data Acquisition (DA) boards and other DA devices may be implemented in the computer or machine operating the positioner control device 102, for example, to enable the positioner control device 102 to take measurements that would otherwise be implemented by a computer, machine or operation system of the measuring device 106.  In embodiments in which the CR and operation of one or all of the devices of the apparatus 100 or APS reside on a single machine, communication among the various devices may be enabled via software.  In other embodiments, one or more of the positioner control device 102, the CPBD 104 and the measuring device 106 may comprise or be associated with a separate computer or machine to direct operation.  In such embodiments, each device may be communicatively coupled by pathways such as wire, cable, network (e.g., TCP/IP network over Ethernet, 1394 connection, and/or USB, among others), or wireless protocol, among other means.  Thus, communications between the devices of the apparatus 100 may be implemented as logical operations and/or subsystems that are accessed via a separate computer via a physical network, or may reside locally to a master control computer or other singular or plural computing device.
Referring to Fig. 2, illustrated is a block diagram of at least a portion of one embodiment of an apparatus 200 according to aspects of the present disclosure.  The apparatus 200 is one environment by which messages communicated between the devices of the apparatus 100 may be implemented.  The apparatus 200 may be configured to fit within the chamber of the CPBD 104, including configurations in which components of the apparatus 200 are in communication with the positioner control device 102 and/or the measuring device 106, whether the positioner control device 102 and/or the measuring device 106 are also disposed within the CPBD 104 chamber or are external to the CPBD 104 chamber.  The apparatus 200 may also include one or more of the CPBD 104, the positioner control device 102 and the measuring device 106.  However, in the illustrated embodiment, the apparatus 200 is a discrete component or subassembly positioned within the chamber of the CPBD 104 and communicatively coupled to the CPBD 104, the positioner control device 102 and the measuring device 106.
The apparatus 200 includes a manipulation platform 210 for manipulating one or more samples within the CPBD 104.  Manipulation of a sample may include, without limitation, moving a sample in X, Y, Z, DX, DY and DZ directions.  Manipulation of a sample may additionally or alternatively include the determination of physical and chemical characteristics of a sample, such as performing electrical, mechanical, optical, or chemical measurements, or combinations thereof.  In one embodiment, the apparatus 200 includes a plurality of manipulation platforms 210, whether substantially similar or having varying configurations.  The manipulation platform 210 may also be reconfigurable, such as may allow the custom alteration of the layout and/or functionality described below.
The manipulation platform 210 includes at least one base 206 on which a plurality of manipulator module interfaces 212 are arranged.  Each of the manipulator module interfaces 212 are configured to receive a manipulator module 260.  In the illustrated embodiment, the manipulation platform 210 includes four manipulator module interfaces 212, and manipulator modules 260 are coupled to two of the manipulator module interfaces 212.  However, other embodiments within the scope of the present disclosure may include a different number of manipulator module interfaces 212 and/or manipulator modules 260.  Moreover, each manipulator module interface 212 need not be identical to the other manipulator module interfaces 212, and each manipulator module 260 need not be identical to the other manipulator modules 260.
The manipulator platform 210 also includes a sample stage 215 configured to receive one or more samples to be manipulated within the CPBD 104.  The sample stage 215 may alternatively be a discrete component coupled to the manipulator platform 210 by mechanical fasteners, adhesive, or other means.  The manipulator platform 210 may also include a plurality of sample stages 215 each configured to receive one or more samples to be manipulated within the CPBD 104.
The manipulator platform 210 also includes or is associated with an interface 207 that is configured to couple the base 206 to an SEM or other device employed as the CPBD 104 in Fig. 2.  The interface 207 may be integral to the manipulator platform 210, or may be a discrete component coupled to the base 206 by mechanical fasteners, adhesive, or other means.  The interface 207 may be or include a mechanical interface, an electrical interface, a combined mechanical/electrical interface, or separate mechanical and electrical interfaces, among others.  Thus, for example, in an embodiment in which an SEM is employed as the CPBD 104 to which the base 206 is coupled via the interface 207, a sample may be arranged on sample stage 215 and the manipulation platform 210 may be positioned within the sample chamber of the SEM by way of an electrical and/or mechanical coupling to the SEM via the interface 207.  Consequently, once the platform 210 is coupled to an SEM (or other CPBD 104), a sample arranged on the sample stage 215 may be imaged substantially simultaneously with the manipulation of the sample via the manipulator modules 260.
As also depicted in the embodiment illustrated in Fig. 2, a positioner control device 102 may be coupled to the manipulation platform 210 via the interface 207.  Consequently, the CPBD 104 and the positioner control device 102 may be communicatively coupled such that communications may be sent between the CPBD 104 and the positioner control device 102, as well as communications with sensors located within these devices and configured to derive information for use in the RS, for example.
The positioner control device 102 may be programmed for automated control of the operation of manipulator modules 260 via the manipulator module interfaces 212.  Thus, a CR as described above,  which may include the RS as a set of methods, may also be programmed into the positioner control device 102 to instruct the devices making up the apparatus 200 (and/or the apparatus 100 of Fig. 1) to initiate, monitor, adjust or terminate one or more steps, process, actions or operations, and/or to collect data related thereto.  For example, in response to communications received from the CPBD 104 and/or the measuring device 106, the CR and/or another function or feature of the positioner control device 102 may automate the initiation, monitoring ,adjustment, termination, and/or data collection related to preparing probes, preparing a sample, imaging a sample or taking a measurement.
The embodiment shown in Fig. 2 also demonstrates that the measuring device 106  may be mechanically and/or electrically coupled to the manipulation platform 210.  The measuring device 106 may be programmed for automated control of the measurement or detection of characteristics of a sample arranged on the stage 215.  The coupling between the measuring device 106 and the manipulation platform 210 may enable communication between the measuring device 106 and the positioner control device 102.  Thus, in one embodiment, the measuring device 106, the positioner control device 102 and the CPBD 104 are collectively coupled, each to the other two, thereby at least partially composing an APS as described above.  As also described above, a CR comprising an RS configured to reference fixed and/or moving components of the measuring device 106, the positioner control device 102 and the CPBD 104, including relative movement of such components, can be programmed into one or more of the measuring device 106, the positioner control device 102 and the CPBD 104.  Consequently, signals generated by the RS can be communicated by and through the communicative couplings between the measuring device 106, the positioner control device 102 and the CPBD 104.
The positioner control device 102 may comprise any suitable processor-based system, such as a personal computer (PC), that may be configured to control the operation of one or more components of the apparatus 200.  For example, the positioner control device 102 may communicate command signals (e.g., electrical signals) to the manipulator modules 260 via the manipulator module interfaces 212 to control the operation of the manipulator modules 260.  Such communication may be via one or more conductive traces and/or other types of communication paths, such as those that may be extend along one or more surfaces of the manipulator platform 210 to the manipulator module interfaces 212.
The positioner control device 102 may also include software executable to control components of the apparatus 200.  For example, software executed by positioner control device 102 may generate and/or communicate command signals to one or more of the manipulator modules 260 via the manipulator module interfaces 212, possibly in an automated fashion and/or responsive to user input received by the positioner control device 102, the measuring device 106, and/or the CR.  Such signals may also be generated and/or communicated in response to feedback or other communications received from the manipulator module interfaces 212 and/or the manipulator modules 260, and/or to communications received by the positioner control device 102 from the CPBD 104.
In one embodiment, the manipulator modules 260 include logic for communicating their individual operative capabilities to the positioner control device 102.  For example, a manipulator module 260 may comprise logic for transmitting information about its movement capabilities, such as whether it is configured to generate translational movement in one or more orthogonal dimensions, whether it can generate rotational movement about one or more orthogonal axes, its current orientation, and/or other information.  The manipulator modules 260 may also include logic for communicating information about its end-effector and the type of probes assembled therein, where such information may again be communicated with the positioner control device 102, among other components of the apparatus 200.
The manipulator modules 260 each couple to or otherwise interface with a corresponding manipulator module interface 212 on the platform 210.  For example, each manipulator module 260 may include a communication interface (e.g., an electrical input and/or output interface) configured to couple with the communication path of one or each of the manipulator module interfaces 212.  In one embodiment, such a communication interface or other portion of the manipulator modules 260 may include conductive traces for receiving input signals for controlling operation.  Accordingly, coupling a manipulator module 260 to manipulator module interface 212 can include contacting or otherwise coupling the conductive traces on each of the manipulator module 260 and the manipulator module interface 212.
The manipulator modules 260 may also include or be associated with motion and/or displacement sensors.  Signals from such sensors can also be routed into the positioner control device 102.  Consequently, the positioner control device 300 may be implemented with control software and/or hardware configured to monitor the position or orientation of a manipulator module 260 in real-time, as well as possibly calibrating or correcting the orientation.  The positioner control device 102 may also include or be coupled to an imaging system, such as may be provided by or associated with the CPBD 104, and may thus perform or support real-time object recognition and positioning identification which may be employed to control the orientation of the manipulator modules 260 and/or end-effectors of the manipulator modules 260, possibly in an automated manner.
At least with regard to some embodiments of automated processes that are described herein, the CR may be programmed or otherwise configured to recognize conditions that may require human intervention.  In such embodiments, human intervention can be accommodated via a user interface suitable to such intervention.  Additionally, or alternatively, the CR may be configured for initiation by a higher level control routine, as well as communication of system and/or process data with the higher level control routine.
Referring to Fig. 3A, illustrated is a flow-chart diagram of at least a portion of one embodiment of a method 300a according to aspects of the present disclosure.  The method 300a may be performed or executed by the apparatus 100 of Fig. 1 and/or the apparatus 200 of Fig. 2, among other apparatus according to aspects of the present disclosure.  Moreover, one or more portions of the method 300a may be performed or executed in a substantially automated manner.  In one embodiment, the method 300a is substantially automated.
Additionally, aspects of the method 300a and other methods within the scope of the present disclosure are applicable to single probe and multiple probe applications.  Thus, for the sake of simplicity and clarity, any reference herein to a plurality of probes or a multiple probe method, process or application is also applicable to a single probe or a single probe method, process or application.  Also, each of the processes, procedures, actions and operations described below as composing one or more embodiments of the method 300a, as well as other methods within the scope of the present disclosure, may independently include multiple processes, procedures, actions and/or operations.
The method 300a may include a probe selection step or process 305 by which one or more probes are selected based on a characteristic to be measured or detected.  The probes may alternatively, or additionally, be selected based on the manner of measuring or detecting the characteristic.  For example, probes suitable for measuring an electrical characteristic of a sample may include, without limitation, probes substantially comprising tungsten, platinum or gold wire, or probes having probe tips of such composition.
The selection of one or more probes by or during the process 305 may be manual, partially automated or substantially automated.  For example, manual embodiments of the process 305 may substantially rely on user input.  Partially automated embodiments of the process 305 may automatically perform a subset of the actions and/or decisions of the process 305.  Automated aspects of partially automated embodiments may include process initiation, process performance, process monitoring and/or adjustment (e.g., time, power, speed, force, etc.), process termination, and/or process errors, among others.  Substantially automated embodiments of the process 305 may substantially rely on automated robotics and/or other machinery or apparatus, and/or substantially automated computing hardware and/or software, such that the selection of probes during process 305 may be performed in the substantial absence of user input.  This convention, where the extent of automation may substantially be inversely proportional to the amount of user input required or employed during a particular method or method component, or a particular apparatus or function thereof, is also applicable to other aspects of the method 300a, as well as to aspects of other methods and apparatus within the scope of the present disclosure.
The method 300a also includes a process 310 by which one or more selected probes are introduced into the chamber of a CPBD.  In one embodiment, the process 310 may be at least partially automated, such that the probes may be introduced in the CPBD chamber with little or no user input regarding the particulars of, for example, the orientations or locations of the probes within the chamber.  However, the process 310 may alternatively be substantially manual or substantially automated.  Introducing the probes into the CPBD chamber may also include removing the probes from probe storage structure or locations, whether external or internal to the chamber of the CPBD or other portion of any device, system or other apparatus employed with or including the CPBD.
A process 315 of the method 300a includes positioning the tips of the probes above contact points of a sample located in the CPBD chamber.  Such positioning may be substantially manual, partially automated or substantially automated.  In one embodiment, the positioning may substantially comprise horizontal positioning, such as in a plane that is substantially parallel to a surface of a sample or a platform supporting the sample within the CPBD, or in a plane that is substantially perpendicular to a charged particle beam (CPB) generated within the CPBD.  Consequently, subsequent vertical positioning of the probe or probe tips may be in a plane that is substantially perpendicular to the plane of horizontal positioning.  Additionally, although many aspects described herein regarding positioning probes or probe tips are described with respect to  motion of the probes or tips relative to a stationary sample, such positioning may also include motion of the sample (or the stage or platform supporting the sample) relative to a stationary position of the probes or probe tips, as well as motion of both the sample and the probes or probe tips.
The positioning of the probe tips according to aspects of the method 300a (whether positioning horizontally, vertically or otherwise) may employ the RS, which is configured to positionally reference moving and stationary components relative to one another and/or to a common coordinate system, as described above.  Thus, information regarding the location and/or orientation of the probe and/or the probe tips (relative to the sample, manipulators installed within the CPBD chamber, and/or a map of the sample, for example) may be used by the RS to provide appropriate messages to the CR.  Consequently, the CR may communicate appropriate messages to a positioner control device (e.g., the positioner controller device 102 of Figs. 1 and 2) to accurately position the probes above the contact points of the sample.  However, in some embodiments, the precision with which the probes or probe tips are positioned over the contact points of the sample may be decreased, such as when contact between the probe tips and the contact points may not be necessary, possibly due to the availability of positioning apparatus and/or methods other than those described with regard to the process 315.
The CR may include one or more probe positioning sub-routines that monitor and/or detect the location and/or orientation of the probes relative to contact points on the sample, which may be registered by the RS.  The probe positioning sub-routines may also include procedures for determining when a probe has reached a desired location above a contact point.  Exemplary procedures for probe positioning and determining when the probe has reached the desired location include, without limitation, image processing associated with the CPBD, employing the CPB to locate alignment marks of the sample and/or underlying platform, referencing map data obtained by the RS, operating the CPBD in a teaching mode, referencing absolute coordinates on the sample (such as a list of coordinates previously determined), and executing an automated or semi-automated "point and click" process.
A process 320 of the method 300a includes establishing physical and electrical contact between the probes and the contact points on the sample, such as by vertically translating the probes towards the sample via the positioner control device.  The probe positioning of the process 320 may be substantially manual, partially automated or substantially automated.  When more than one probe is being used, the probes may be lowered simultaneously, in groups, or one at a time, depending on the programming of the positioner control device, for example.  In one embodiment, the CR includes a procedure to maintain contact between the probes and the sample until one or more measurement or detection processes are completed.  For example, upon contact between a probe tip and a contact point on the sample, a signal may be automatically generated and transmitted to the positioner control device, which may activate a sub-routine of the CR.  The activated sub-routine may include an automated process for determining the quality of the contact made with the sample, among other processes.
One or more sample characteristics are measured or detected in a process 330 of the method 300a, wherein the process 330 may be substantially manual, partially automated or substantially automated.  The above-described CR may activate a measuring device to perform the measurement or detection, possibly upon receiving communications that confirm physical and/or electrical contact between the probe tips and contact points.  The measuring device may be substantially similar to the measuring device 500 shown in Figs. 1 and 2.
In some embodiments, the measuring device may be a commercially available device, and may include software and/or hardware for performing or supporting the measurement or detection of sample characteristics.  The measuring device employed in the process 330 of the method 300a may also have substantially similar aspects to measuring devices described in U.S. Patent No. 6,208,151, the entire disclosure of which is incorporated herein by reference.
Although the embodiment shown in Fig. 3A depicts the method 300a in a flowchart format, such format should not be interpreted to require that the depicted components of the method 300a occur in series.  For example, more than one of the depicted components of the method 300a can also be performed simultaneously.  One such example entails preparing one or more probes while employing another one or more probes to measure or detect characteristics of a sample, wherein such probe preparation may be performed in-situ and/or ex-situ of the CPBD chamber in which the sample is being examined.  The sequence of the components of the method 300a may also vary from the sequence depicted in Fig. 3A.  Moreover, one or more components of the method 300a may be repeated or eliminated yet remain within the scope of the present disclosure.
Referring to Fig. 3B, illustrated is at least a portion of another embodiment of the method 300a shown in Fig. 3A, herein designated by reference numeral 300b.  Embodiments of the method 300b may include one or more of the components of the method 300a.  For example, the illustrated embodiment of the method 300b includes each of the components of the method 300a shown in Fig. 3A, as well as one or more additional components.  Thus, the following description of the method 300b is substantially directed towards those components which were not explicitly described with regard to the method 300a, although merely for the sake of simplicity and brevity, and without limiting the scope of either method 300a or method 300b within the scope of the present disclosure.  Of course, embodiments of the method 300a within the scope of the present disclosure may also include one or more of the components of the method 300b shown in Fig. 3B.
The method 300b may include a process 345 by which ex-situ preparation of one or more probes may optionally be performed.  Consequently, the process 345 is depicted in Fig. 3B by dashed lines, in contrast to solid lines.  This convention, in which optional processes, steps, actions and/or operations are depicted in dashed lines, as well as the directional indications (arrows) depicting the sequence of such components, is hereafter followed merely for the sake of clarity.  Moreover, the depiction of any method, method component or sequence indicator by solid lines, in contrast to dashed lines, does not imply the necessity of such method, component or sequence in any particular embodiment, or otherwise limit the scope of the present disclosure to only those methods that include each aspect depicted by solid lines.  To the contrary, any aspect depicted by solid lines or dashed lines in Figs. 3A and 3B, or any other figure of the present disclosure, may be optional in one or more of the myriad apparatus and methods within the scope of the present disclosure.
The probe preparation performed by the process 345 may include the preparation, conditioning and/or characterization of one or more probes, as described above.  However, as also described above, such preparation, conditioning and/or characterization may be collectively referred to herein as "preparation."  Nonetheless, some methods within the scope of the present disclosure may not include preparation, conditioning and characterization of one or more probes, but may specifically include only: (1) preparation; (2) conditioning; (3) characterization; (4) preparation and conditioning; (5) preparation and characterization; or (6) conditioning and characterization; where preparation may include one or more processes exclusive of conditioning and characterization.  Also, as described above, aspects described herein as applicable to a single probe may also be applicable to multiple probes, aspects described herein as applicable to multiple probes may also be applicable to a single probe, and the same hold true for single and multiple probe tips.
The process 345 may be an ex-situ process in the sense that the probes being prepared by the process 345 undergo such preparation at a location outside of the chamber of the CPBD in which the probes are to be employed to measure or detect a characteristic of a sample oriented in the CPBD.  Ex-situ preparation of the process 345 may include one or more processes for determining whether the characteristics of a selected probe are appropriate for the desired measurement or detection for which the probe is to be employed.  Additionally, or alternatively, the ex-situ preparation of the process 345 may include one or more processes for effecting remedial measures (e.g., additional or optional probe preparation) if the characteristics of the probe are not appropriate for the intended measurement or detection.
For example, oxide or other contamination that may hinder the utility of a probe as a measuring device may form on the probe tip prior to introducing the probe into the CPBD chamber.  Consequently, the ex-situ preparation of the process 345 may include one or more chemical dip processes that may remove or reduce such contamination.  Such processes may include one or more hydrofluoric acid or potassium hydroxide dip processes, among others.  The ex-situ preparation of the process 345 may also or alternatively include one or more process to sharpen the tip of a probe, such as to improve utility when employing the probe to measure a characteristic of a sample.  However, the method 300b may not include the process 345, such as when a selected probe is adequately prepared without requiring ex-situ preparation, possibly including embodiments in which the above-described probe preparation is performed in-situ once the probes have been introduced into the CPBD chamber.  Nonetheless, in embodiments including the ex-situ probe preparation of the process 345, such preparation may be substantially manual, partially automated or substantially automated.
The ex-situ preparation of the process 345 may also include sharpening, bending, shaping or other mechanical processing of one or more probes.  Such mechanical processing may affect the entire probe or merely a portion of the probe, such as the probe tip, stem or body, for example.  In one embodiment, the mechanical processing includes bending the probe to facilitate a dip process, such as one or more of those described above.  For example, some probes may be manufactured from wire material stock and, thus, have a substantially cylindrical shape, wherein the mechanical bending process may place one or bends or turns in probe.  In one embodiment, only one bend may be formed, such that the resulting probe has a substantially L-shaped profile, although the bend may not be substantially 90 degrees (e.g., the bend may be about 30 degrees in some embodiments, 45 degrees in other embodiments, and 60 degrees in other embodiments).  In embodiments in which the probe is bent to include more than one turn, the bent probe may have a zigzag profile, a Z-shaped, or otherwise.  Moreover, where probes are mechanically processed to include more than one bend, the bends may be in different planes.  For example, a first bend may be in a first plane and a second bend may be in a second plane, where the first and second planes are not coincident, and possibly not parallel.
In embodiments in which ex-situ probe preparation of the process 345 is performed, the CR may implement procedures for the probe preparation as a set of procedures by which the selected preparation process or processes may be monitored by sensors, or by duration of such processing, among other possibilities within the scope of the present disclosure.  In one embodiment, the progress and/or completion of one or more probe preparation processes may be monitored or determined by imaging, such as via communication of an appropriate termination signal when the ex-situ preparation is complete.
The method 300b may also include a process 350 by which one or more selected probes are stored in the chamber of the CPBD.  The process 350 may be substantially manual or partially automated.  However, in one embodiment, the process 350 is substantially automated, such that the probes may be stored in the CPBD chamber with little or no user input regarding the particulars of, for example, the storage orientations or locations of the probes within the chamber.
The method 300b may also include an in-situ process 355 by which one or more probes may undergo probe preparation while located inside the chamber of the CPBD.  The in-situ probe preparation of the process 355 may be substantially manual or partially automated.  However, the in-situ probe preparation of the process 355 may also be substantially automated, possibly by employing an automated probe preparation system (APPS).  The APPS may also be referred to herein or elsewhere as an automated probe conditioning system and/or an automated probe characterizing system.  In one embodiment, the APPS may be implemented as a part of the CR described above, such that the APPS also described above may be operable to prepare one or more probes via an automated process.
Embodiments of the above-described APPS may comprise one or more sensors, electrodes or counter electrodes, which may be operable to sense the presence of a probe (e.g., in the CPBD chamber) such that the sensor, electrode or other component of the APPS can subsequently be positioned proximate the probe.  Alternatively, or additionally, the probe may be positioned proximate the sensor or other component of the APPS.  The proximity of the probe and the APPS component may be about five cm or less, but may also include actual contact between the tip and the APPS component, depending on the type of probe preparation to be performed.  When the desired proximity has been reached, the sensor or other APPS component may communicate a signal to the CR indicating such, which the RS may use to register the location of the probe tip (e.g., as located at an absolute location or a location relative to a coordinate system of the RS).
When a probe tip location has been registered, the CR may automatically initiate a selected sub-routine, which may be or include a process for probe preparation.  The process selected for initiation by the CR, whether automated or not, may depend upon CR programming.
In embodiments in which the selected process includes probe characterization, the tip diameter, probe material and probe geometry may be measured and/or detected, among other possible physical and/or chemical properties of the probe and the probe tip.  Such properties may be examined by one or more processes which may include, without limitation, field emission measurements, visual observation (e.g., with an SEM), energy dispersive x-ray spectroscopy (EDX), and scanning auger mapping.  Implementation of these and other probe characterization processes may be controlled by instructions (such as sub-routines) that are provided as a part of the CR.  Thus, the CR may be configured to initiate such processes, monitor their progress, and implement appropriate termination commands for the processes, among other actions.
In embodiments in which the selected process includes probe conditioning, instructions (such as sub-routines) for implementing various conditioning procedures may be programmed as a part of the CR.  Thus, the CR may also or alternatively be configured to initiate such processes, monitor their progress, and implement appropriate termination commands for the processes.  Probe conditioning processes which may be selected can include decontaminating the probe or probe tip and/or sharpening the probe tip, among others.  In one embodiment, the CR may be configured to implement a timer which may be employed in association with the initiation and/or termination of one or more probe conditioning procedures.  A loop may also be provided within the CR such that one or more conditioning procedures may be repeated for one or more probes until an improved, desired or threshold level of conditioning is achieved.  The selection of the one or more probe conditioning procedure(s) may depend on which property of the probe tip requires improvement, at least in part.
In one embodiment, the APPS may be implemented in the CR as a sub-routine to provide commands for performing one or more of the following: (1) pulsing; (2) heating with, for example, e-beam, separate filament, laser, or electron bombardment; (3) field emission; (4) field ionization; (5) field evaporation; (6) field surface melting; (7) ion bombardment/ion milling/ion sputtering; (8); in-situ metal deposition; (9) metal dipping; (10) mechanical deformation of the tip; and (10) an electric charge forced dynamic hot metal flow tip formation (a process referred to hereafter as electric tip processing, or ETP).
Pulsing employed during probe conditioning may comprise contacting the tips to drive current through the probe to remove contamination from the tip.  Heating employed during probe conditioning may include heating by electron bombardment, wherein free electrons are generated by a heated filament and accelerated by an electric field to collide with the probe tip, thereby heating the tip by conversion of kinetic energy to thermal energy.  This and/or other methods of heating a probe tip may be employed during probe preparation (e.g., probe conditioning) to desorb oxides and adsorbates, thereby cleaning the tip.
Field emission processes which may be employed for probe preparation may include operating a field emission at a high current, which leads to changes of the tip geometry, thereby conditioning the probe tip.  Field ionization processes which may be employed for probe preparation may include cleaning the probe tip by applying a high energy field to ionize atoms on the tip.  In-situ metal deposition processes which may be employed for probe preparation may include sputtering a metal on the probe tip.  Metal dipping processes which may be employed for probe preparation may include dipping at least the tip portion of the probe into a molten source of metal.  Mechanical deformation processes which may be employed for probe preparation may include pulling or forging bulk metal and/or other materials to make a sharp probe tip.
ETP may be employed to clean and/or sharpen a probe or probe tip in a non-oxidizing environment using electric current, electric field, and thermal mobilization of atoms, such as metal atoms where the probe or probe tip has a substantially metallic composition.  One embodiment of ETP which may be employed to clean and sharpen a probe tip includes bringing a dull probe (to be sharpened) and a thin probe into close proximity.  Thereafter, the probes are biased at different voltages such that any oxide or other dielectric or contaminant that is interposing the two probe tips breaks down.  For example, the bias differential across the probe tips may be about equal to or greater than the breakdown voltage of the oxide, air or other material interposing the probe tips, such that current flow may be established between the two probes.  Such oxide may have been previously formed or allowed to form, or may have undesirably formed, and its existence may have been previously confirmed or merely suspected.  In one embodiment, the probes are biased to a relative differential of about 70 volts.
The resulting current between the two probe tips can be sufficient to cause local melting of the thinner probe tip.  As the thinner probe tip melts, or as the atoms of the metal become substantially mobile, the electric field driving the electric current between the two probes causes the melted metal of the thinner probe to be accelerated towards the larger probe.  If this occurs rapidly enough, the majority of the melted metal may deposit onto the larger probe, while the material at the core of the thinner probe may substantially remain in a solid phase.  The transfer of metal from the thinner probe to the larger probe can form a gap between the two probe tips, wherein growth of the gap during ongoing metal transfer from the thinner probe to the thicker probe can be allowed to continue until the gap creates sufficient separation between the probe tips to terminate the electric current established by the voltage differential.  ETP can, in some embodiments, clean and/or sharpen the thinner probe.
ETP may be performed either ex-situ or in-situ relative to the CPBD chamber employed to characterize a sample.  The process environment in which ETP may be performed may also vary based on the compositions and/or geometries of the two probe tips, among other possible factors.  For example, ETP may be performed in an ambient environment (e.g., room temperature air) or an inert gas environment, possibly at an elevated temperature (e.g., about 1000 °C).  ETP may alternatively be performed in a substantial vacuum, such as at a nominal or maximum vacuum attainable within a chamber of a CPBD.
Another probe preparation process that may be performed during the process 355 (and/or elsewhere in the method 300) is a cross-probe cleaning process.  In one embodiment, a cross-probe cleaning process may include positioning the stem or body portions of two or more probes in close proximity, or in contact, in a mutually orthogonal orientation, such as forming a shape resembling a cross.  However, in other embodiments the probes may not be mutually orthogonal, but may be oriented at a relative angle less than about 90 degrees (e.g., about 30 degrees).  Thereafter, electrical current may be directed through the probes (possibly a single current if the probes are in physical contact), such that the probes are heated by resistive heating or otherwise to an elevated temperature.  At high temperatures, oxides and/or other contaminants previously formed or deposited on the probe tips may dislodge.  This process may be performed as an alternative to, or in addition to, one or more of the probe processing procedures described above.
The above-described APPS may include one or more of the foregoing probe preparation procedures, one or more of which may be implemented as a substantially automated process as described herein, although one or more of the probe preparation procedures may also or alternatively be partially automated and/or substantially manual.  Nonetheless, in embodiments in which one or more probe preparation procedures are employed, and the one or more probe preparation procedures collectively terminate, the CR may communicate to the positioner control device or the CPBD that such collective termination has occurred, and/or that the probes are properly prepared for the subsequent, intended sample characterization.  Such communication may also be implemented as a substantially automated function.
The method 300b may also include a process 380 by which probes and/or probe tips installed in a manipulator or other positioning device within a CPBD chamber can be exchanged with additional probes and/or probe tips stored within the CPBD chamber.  For example, an end-effector rack located within the CPBD chamber and accessible by the manipulator may store replacement probes and/or probe tips which are substantially similar to those installed in a manipulator, such that one or more probes and/or probe tips that become excessively dull or contaminated can be replaced with sharper or cleaner probes and/or probe tips.  However, the probes and/or probe tips stored in the end-effector rack may also be configured for a different type of measurement or detection of a sample characteristic relative to the type of measurement or detection for which the probes and/or probe tips installed in the manipulator are configured.  Additionally, or alternatively, the probes and/or probe tips stored in the end-effector rack may be configured for measuring or detecting a different characteristic of the sample relative to the sample characteristic for which the probes and/or probe tips installed in the manipulator configured to measure or detect.
The exchange of probes and/or probe tips between the manipulator and the end-effector rack may be substantially manual, partially automated or substantially automated.  In addition to the exchange of probes, probe tips and/or end-effectors, the process 380 may include processes for positioning the manipulator proximate the rack or other storage structure where the additional end-effectors are stored, testing exchanged end-effectors, and repositioning the manipulator towards a probe preparation area or the sample being examined, among other possible processes.  One or more of the procedures of the process 380 may be implemented by instructions or sub-routines in the APS described above, such as in the CR associated with the APS.
The end-effector rack described may substantially resemble a rack structure, possibly similar to the apparatus 500 shown in Fig. 5 and described below.  However, other end-effector storage structure configurations are also within the scope of the present disclosure.  For example, the end-effector rack may be, include or resemble a revolving or static carousel, cartridge or other structure.  The end-effector rack may also be or include electro-mechanical apparatus, such as may be employed to partially automate, substantially automated or otherwise assist dispensing end-effectors and/or replacing or rejuvenating end-effectors according to aspects of the present disclosure.  However, for the sake of simplicity, reference herein to the end-effector rack
The method 300b may also include a process 385 by which probes and/or probe tips can be rejuvenated by cleaning and/or shaping, for example.  The rejuvenation of the process 385 may include one or more of the probe preparation processes described herein or otherwise within the scope of the present disclosure.  The process 385 may be substantially manual, partially automated or substantially automated.  For example, one or more of the procedures of the process 385 may be implemented by instructions or sub-routines in the APS described above, such as in the CR associated with the APS.
The method 300b may also include a process 340 by which a sample may be removed from a sample examination area within a CPBD, including completely removing the sample from the CPBD.  Such removal may be substantially manual, partially automated or substantially automated.  In one embodiment, after all desired characteristics of a sample have been measured or detected, the CR may execute instructions or sub-routines to return the manipulator or other positioner to the end-effector rack to exchange end-effectors, while simultaneously removing the examined sample and preparing a new sample for introduction into the CPBD chamber, which may be implemented by employing grippers, tweezers, and/or other tools and/or methods, including those known to those of ordinary skill in the art.
The method 300b may also include one or more procedures by which one or more samples internal or external to the CPBD chamber may be processed prior to and/or after examination.  Such procedures may include ex-situ processing of two or more samples in parallel or in series, in-situ processing of two or more samples in parallel or in series, and/or ex-situ processing of one or more samples in parallel or in series with in-situ processing of one or more samples.  Such processes may include a process 360 by which a device-under-test (DUT) may be de-processed, an ex-situ process 365 which may be employed to prepare a DUT for examination prior to introducing the DUT into the CPBD, and/or a process 370 by which a DUT may be transferred to or otherwise introduced into the CPBD, among other possible DUT processing procedures.  Further examples include an in-situ process 375 by which a DUT which may be employed to prepare a DUT for examination once the DUT is introduced into the CPBD, a process 390 which may be employed to coarsely and/or precisely position or orient a DUT within the CPBD chamber, and a process 395 may be employed to remove a DUT from the CPBD, among other possible DUT processing procedures, as well as combinations of ones of these and other processes.
Thus, one or more embodiments of the method 300b may generally include a plurality of such DUT preparation procedures, which may collectively be referred to herein as DUT preparation 397.  In the embodiment illustrated in Fig. 3B, the method 300b includes DUT preparation 397 which includes each of processes 360, 365, 370, 375, 390 and 395.  Of course, in other embodiments, the method 300b may include DUT preparation 397 which varies from the embodiment shown in Fig. 3B.
A DUT may be substantially similar to one or more of the samples described above as capable of being examined within a CPBD to measure or detect characteristics thereof.  Alternatively, a DUT may be or include at least a portion of a particular transistor or other device formed on or integral to such samples.  Nonetheless, for the sake of simplicity, the terms "sample" and "DUT" may sometimes be interchangeable with regard to some aspects of the present disclosure.
The process 360 of method 300b may be or include one or more optional procedures for de-processing a sample.  In one embodiment, such sample de-processing includes removing one or more layers of the sample to expose a feature of interest on the sample.  The process 365 of method 300b may be or include one or more optional procedures for preparing a sample for introduction into the CPBD, including procedures other than the de-processing procedures of the process 360.  One or both of the processes 360 and 365 may be substantially manual, partially automated or substantially automated.  For example, such de-processing and/or sample preparation may be implemented by the CR as automatic processes of the APS.  In one such embodiment, procedures for de-processing and/or preparing a sample are initiated, adjusted, and terminated by sensors operable to monitor the status of the procedure.  The sensors and the CR communicate to effect the procedure as an automated process.  While myriad procedures may be employed for sample preparation, examples include chemical cleaning (e.g., by HF dip), chemical-mechanical-polishing or chemical-mechanical-planarizing (collectively referred to herein as CMP), self-assembled monolayer (SAM) deposition (such as after cleaning to prevent oxidation), selective deposition of one or more conductive and/or passivation layers (e.g., to prevent oxidation), and selective deposition of liquid metal and/or non-oxidizing metal, among others.
The process 370 of method 300b may include transporting the sample into the CPBD chamber, possibly from a sample load station that may be substantially similar to or include a load lock, a wafer cassette, a wafer tape/ring, a GEL-PAK or other waffle pack, and/or a vacuum-release or other type of tray, among other means for securing a sample during transport.  An automated sample transport system (ASTS) may be implemented as a part of the CR described above, for example, may be employed to load and unload samples relative to the CPBD chamber.  For example, the ASTS may be implemented as a set of methods or sub-routines to monitor status and/or location of relevant devices, and/or to implement or provide commands.
The ASTS may be enabled by appropriate software and hardware to communicate information used by the CR and/or the RS.  In addition to hardware and software supporting such communications, the ASTS may include or be associated with a transport mechanism configured to provide the physical, mechanical aspect of transferring samples between a sample load station and the sample chamber.  For example, the transport mechanism may include one or more electric motors, piezoelectric motors, MEMS motors, and/or pneumatic actuators, among other motion imparting apparatus, and may also include apparatus or features employed for friction reduction.
The one or more in-situ procedures of the process 375 may include sample conditioning or other sample preparation that employs the CPBD, as well as focused-ion-beam (FIB) sputtering, non-liquid-metal-ion-source sputtering, ion gun sputtering, plasma cleaning, reactive gas cleaning and/or radical cleaning (e.g., to remove radicals), any of which can be implemented through instructions or sub-routines of the CR.  In one embodiment, process 375 includes cleaning the sample in-situ with a method of plasma cleaning using an EVACTRON device commercially available from XEI Scientific, Redwood City, CA.  Generally, such devices can use a low-powered RF plasma to make oxygen radicals from air that then oxidize and chemically etch away hydrocarbons (e.g., from the interior surfaces of an SEM and/or samples, probes and other items therein).  As described in operations manuals available with the EVACTRON device, the device is mounted on a specimen chamber port.  The plasma itself is confined to the EVACTRON chamber, which prevents ion and electron bombardment damage to the instrument or sample.  The radicals are carried out of the plasma into the whole of the specimen chamber by convection.  These radicals oxidize hydrocarbons to make CO, H2O, and CO2 gases to be removed by a vacuum pump.
The process 380 may include grounding the sample at the point or location where it will be probed, possibly relative to the CPBD chamber.  In one embodiment, the sample is grounded to the stage, platform or other structure supporting the sample within the chamber.  However, the sample may be suspended within the chamber, such as by bonding, grasping or otherwise coupling one or more probes with one or more surfaces or features of the sample, wherein one or more additional probes may be employed acquire the desired sample characteristic.
In one embodiment of the method 300b, once a sample has been introduced into the CPBD chamber (e.g., by process 370) and optional in-situ sample preparation is performed (e.g., by process 375), the presence of the sample within the CPBD chamber may be communicated to the CR.  Possibly upon also receiving information that probes are properly prepared and/or that the sample is adequately grounded within the CPBD chamber, the CR may access the RS and the positioner control device to locate the probe tips above contact point or other a feature of interest on the sample, among other actions.  In this context, "above" the contact points refers to a position from which a final trajectory to the contact point can be determined and executed.  For example, such a position from which the final trajectory originates may be normal to a plane in which the contact points collectively reside. 
Referring to Fig. 4, illustrated is a perspective view of at least a portion of one embodiment of a positioner 400 according to aspects of the present disclosure.  The positioner 400 is one example of the above-described positioners or manipulators that may each be employed to position one or more probes 440 employed during the measurement or detection of a characteristic of a sample being examined in a CPBD, such as within the apparatus 100 of Fig. 1 or the apparatus 200 of Fig. 2, and/or according to aspects of the methods 300a or 300b shown in Figs. 3A and 3B, respectively.  The positioner 400 and other manipulators within the scope of the present disclosure may have a resolution that is about equal to the resolution of the CPBD in which the positioner is employed, and/or about equal to the dimensions of the features being examined on a sample within the CPBD.  In other embodiments, the resolution of the positioners may be greater (i.e., smaller increments) than the resolution of the CPBD and/or sample feature dimensions.  Nonetheless, aspects of the present disclosure are also applicable to embodiments in which the positioner resolution is less than the resolution of the CPBD and/or sample feature dimensions.
For example, the probes 440 of the positioner 400 may be selected according to aspects of the selection process 305 of the method 300a shown in Fig. 3A.  The probes 440 may also be exchanged according to aspects of the exchange process 380 of the method 300b, such as to replace dulled and/or contaminated probes with sharper and/or cleaner probes, or where probes of different utility are appropriate based on a particular characteristic being collected or a particular sample or sample feature being examined.
The positioner 400 may include an end-effector 444 to which the probes 440 may be permanently or detachably assembled.  The probes 440 may be or include tungsten polycrystalline wire probes, possibly having a "stem" diameter ranging between about 0.25 mm and about 0.50 mm and a tapered tip, where the radius of curvature of the tip apex may be less than about 10 nm.
The end-effector 444 may be permanently or detachably coupled to a positioner body or handle 450.  For example, a detachable coupling may be accomplished via one or more corresponding pairs of prongs 454 and sockets 448.  Thus, in one embodiment, the end-effector 444 may include one or more examination probes (440) and one or more assembly probes (454, employable to assemble the end-effector 444 with the positioner 450).  Each prong/socket pairing may correspond to one of the probes 440, as in the illustrated embodiment, or may correspond to more than one of the probes 440.  Similarly, each socket 448 may be electrically connected to one or more leads extending from the body 450.  However, other means for detachably coupling the end-effector 444 or probes 440 to the positioner 450 are also within the scope of the present disclosure.
The end-effector 444 may also be configured to be stored in or otherwise interface an end-effector rack, such as described above.  In one embodiment, as illustrated in Fig. 4, the end-effector 444 may have one or more flats 446, and/or one or more other interfaces corresponding to or configured to cooperate with the end-effector rack.  The flats 446 or another portion of the end-effector 444, including a portion configured to interface with an end-effector rack, may have a predetermined orientation relative to the probes 440, such that the orientation of the probes 440 may be known once the end-effector 444 is coupled to the body 450.  For example, the flats 446 may include two substantially parallel flats on opposing sides of the end-effector 444, and the orientations of each of the probes 440 may be known relative to one or more edges or surfaces of the flats 446.
Referring to Fig. 5, illustrated is a perspective view of at least a portion of one embodiment of an apparatus 500 according to aspects of the present disclosure.  The apparatus 500 includes an end-effector rack 555 which may be substantially similar to the end-effector rack(s) described above.  The apparatus 500 also includes a plurality of end-effectors 440 which may be substantially similar to the end-effector 440 shown in Fig, 4.  The apparatus 500 also includes a manipulator module 560 which may be substantially similar to the manipulator modules described above, such as the manipulator module 260 shown in Fig. 2.  The manipulator module 560 may include a positioner or positioner body 450 which may be substantially similar to the positioner body 450 shown in Fig. 4.
The manipulator module 560 is coupled to a manipulator module interface 511 of a manipulation platform 510.  The manipulator module interface 511 and the manipulation platform 510 may be substantially similar to the manipulator module interfaces 212 and the manipulation platform 210, respectively, shown in Fig. 2.   For example, the manipulator module 560 and the manipulation platform 510 may be configured to be installed within a CPBD chamber, such as the CPBD 104 shown in Fig. 1 or the CPBD 104 shown in Fig. 2.
As shown in Fig. 5 and discussed above with regard to Fig. 4, a plurality of probes 440 may be assembled into respective end-effectors 444.  However, in addition to probes 440, one or more tools, including those having different capabilities, may be assembled into one or more of the end-effectors 444.  When an end-effector 444 so assembled is coupled with a positioner 450, the positioner 450 can have more than one measurement or detection capability, and possibly more than one manipulation capability.  Such manipulation capability may used in conjunction with and/or in support of measurement and/or detection of one or more characteristics of one or more samples being examined within a CPBD.  For example, multiple independent electrical probes 440 can be assembled in an end-effector 444, whereby a positioner 450 with such an end-effector 444 may be useful for measuring different kinds of samples.  In addition, multiple positioners 450 equipped with end-effectors 444 having multiple probes 440 assembled therein can be used to take measurements according to the automated processes described herein.
In addition, features of any given sample may require that the probes 440 be reconfigured or moved independently.  Thus, in some embodiments, one or more independent fine-motion positioners may be associated with one or more coarse-motion positioners, where one or more of the fine-motion and coarse-motion positions may be substantially similar to other positions or manipulators described herein, with the possible exception of scale.
The probes 440 assembled in an end-effector 444 coupled with a positioner 430 may be reconfigured to enable measurements of samples having different feature configurations.  For example, some of the probes 440 may be flexible, such that they can be reconfigured with micro-scale and/or nano-scale embodiments of the positioners described herein or otherwise.  In one embodiment, a first positioner may be oriented proximate a second positioner such that the first positioner may grasp or otherwise interface the second positioner or one or more probes assembled in the second positioner, such as to pull, bend or otherwise reposition the one or more probes after their initial orientation by the second positioner.  These and other manipulations within the scope of the present disclosure may be performed before or after the probes are introduced into the sample chamber of a CPBD (i.e., either ex-situ or in-situ relative to the CPBD).
In one embodiment, the probes 440 are assembled into the end-effectors 444, and the end-effectors 444 are arranged in the end-effector rack 555, such as in one or more of the illustrated end-effector stations 558 configured to receive and retain an end-effector 444 when not being used to measure or detect sample characteristics.  The end-effectors 444 may be installed in the end-effector rack 555 by an ex-situ or in-situ process, which may be substantially manual, partially automated or substantially automated.  Thereafter, the end-effector rack 555 may be coupled to a manipulator module interface 511 of the manipulation platform 510, either before or after the manipulation platform 510 has been positioned within a CPBD chamber.
The end-effector rack 555 may be introduced into the CPBD chamber by one or more processes which may collectively be substantially manual, partially automated or substantially automated.  For example, prior to introduction into the CPBD chamber, the end-effector rack 555 may be introduced into a load lock where sensors may determine pressure and/or other conditions of the load lock and/or CPBD chamber, and such conditions may be communicated to the above-described CR to determine when the proper conditions exist for transporting the end-effector rack 555 from the load lock into the CPBD chamber.  One embodiment of a substantially automated process by which the end-effector rack 555 may be transported from the load lock to the CPBD chamber includes the use of a feeder, a conveyor, a parts loader, or similar transfer mechanisms, including those that may be equipped with location sensors or other location features.  The transfer mechanism may also be configured to communicate to the CR information regarding when an end-effector 444 has been positioned within the CPBD chamber.
Once the end-effector rack 555 has been positioned within the CPBD chamber, exchange of an end-effector 444 from the end-effector rack 555 to a positioner 450 may be accomplished, such as by presenting the rack 555 to the positioner 450.  A positioning stage of the manipulator module 560 may position the rack 555 and the positioner 450 so that prongs 454 of an end-effector 444 and sockets 448 of a positioner 450 are coincident.  The positioning stage may then translate or otherwise move away from the end-effector station 558, such as in a direction consistent with the function of the illustrated "U" shaped geometry of the end-effector station 558.  Of course, one or more of the end-effector stations 558 may have other geometries.  This process may also be reversed, substantially, such as may be employed to exchange an end-effector 444, or other processes in which an end-effector 444 may be returned or otherwise assembled to the end-effector rack 555 by using a positioner 450.  Such processes may by substantially manual, partially automated or substantially automated, possibly in a similar manner as the removal of an end-effector 444 from the end-effector rack 555.  For example, communications may be determined and sent by and through operations of a positioner control device or other feature configured to control operation of the positioner 450, and communications may also be determined and sent by and through operations of the CPBD and/or the CR.
Referring to Fig. 6, illustrated is a flow-chart diagram of at least a portion of one embodiment of a method 600 according to aspects of the present disclosure.  The method 600 may be employed in a partially or substantially automated point-and-click process, and/or in or with the above-described RS, such as for probe positioning.  Thus, for example, the method 600 may be implemented in or performed by the apparatus 100 of Fig. 1 or the apparatus 200 of Fig. 2.  Consequently, the method 600 may be performed in conjunction with the apparatus 400 shown in Fig. 4 and/or the apparatus 500 of Fig. 5.  The method 600 may also be used or performed in conjunction with embodiments of the methods 300a or 300b shown in Figs. 3A and 3B, whether in a substantially parallel, serial or interlaced manner.  The method 600 may also be implemented in accord with the APS, CR and/or RS described above.
The method 600 may be performed to achieve probe positioning that is guided by probe-current imaging.  Aspects of probe-current imaging may be similar to aspects of specimen-current imaging, a process known by those skilled in the art.  However, according to aspects of probe-current imaging, electrical current is conducted through the probe in contrast to (or in addition to) electrical current conducted through a sample under investigation.  Probe-current imaging may include measuring current from or between one or more probes, a sample and/or ground, such as a functions of the raster location or coordinates of the CPB of a CPBD (as a "map," for example).
When a semi-automated point-and-click process is used, the probing process may at least temporarily depart from any then-functioning automation scheme.  However, once probes have been properly located above contact points, such automation may resume, such as where a positioner control device may communicate signals to CR, which may loop the probing back into the automated scheme.
The method 600 includes a process 605 by which a DUT (device-under-test) may be imaged, such as by an SEM or other CPBD.  The process 605 may also include imaging one or more probes with the CPBD, possibly including all of the probes that may be assembled to a positioner or otherwise controlled by a manipulator module or positioned control device.  The DUT and the imaged probes are then displayed on a computer screen or other display device associated with the CPBD in a process 610.
User input may then be received by a process 615.  For example, a user viewing the display of the process 610 may indicate which of the imaged probes is desired to be located from its imaged location.  Such indication may be in the form of a mouse click, where the user manipulates a mouse to locate a pointer over the image of the desired probe or other imaged feature and then clicks a button on the mouse.  Of course, user input means other than or in addition to computer mouse operations are also within the scope of the present disclosure.  For the sake of simplicity, the initial, imaged location of the probe selected by the user will be referred to as Location 1.
A subsequent process 620 also includes receiving user input.  However, during this process, the user indicates a location to which the user desires the probe selected during the process 615 is to be translated.  For the sake of simplicity, this target location indicated by the user may be referred to as Location 2.  The user may indicate Location 2 in a manner substantially similar to the user's indication of Location 1 (e.g., by mouse-click).
The target location may be substantially coincident with the contact point or other feature of interest on a sample being examined.  However, the target location and feature of interest may not be substantially coincident in some embodiments within the scope of the present disclosure.  For example, some devices being examined within the CPBD may be damaged by direct exposure to the CPB of the CPBD.  In such scenarios, and possibly others, the target location may merely be in the vicinity of the feature of interest, but not coincident, such as when the target location may be slightly offset from the feature of interest, possibly in a direction conforming to a probe relocation path.
The method 600 may also include a process 625 facilitating the receipt of user input indicating a desired or preferred relocation path.  For example, a user may desire that the relocation path along which the selected probe should travel to the target location (i.e., the path connecting Location 1 and Location 2) may avoid an obstacle or area of the DUT or sample, or that this relocation path be the shortest path possible.  In another example, the user may desire that the relocation path comprise a plurality of arcs connected end-to-end, possibly having substantially similar radii, or a plurality of similarly-shaped loops.
The method 600 proceeds from one of process 620 and the process 625 to a process 630 during which the SEM or other CPBD device may be adjusted to limit exposure of its charged particle beam (CPB) to the probe selected by the user during the process 615.  For example, the CPBD may be switched to a spot mode (in contrast to a raster mode, an unfocused mode, or a broader illumination mode, for example), and the subsequently narrowed CPB may be focused on the selected probe.  In another embodiment, the non-selected probes may be hidden, sheltered or masked from the CPB, or other processes may be performed such that only the probe selected during the process 615 may be exposed to the CPB.  The exposure of the selected probe to the CPB may continue during subsequent processes or steps of the method 600.
Electrical current (e.g., to ground or an electrical reference point of the CPBD) is measured in each of the probes during a process 635.  In one embodiment, current may only be measured in a limited number of the plurality of probes within the CPBD chamber, although this sub-set of probes includes the probe selected by the user during the process 615.
The probe currents may be measured in a conventional manner.  Those skilled in the art are familiar with the myriad, commercially available apparatus which may be employed for such probe current measurement, such as electrometers and various amplifiers, among others.  Nonetheless, other apparatus are also within the scope of the present disclosure.
The method 600 also includes a process 640 by which the probe that is exposed to the CPB by the process 630 is identified.  For example, the current measured from the probe exposed to the CPBD may be greater in magnitude than the current measured from the other probes.
Referring to Fig. 7, illustrated is a block diagram of at least a portion of one embodiment of an apparatus 700 according to aspects of the present disclosure.  The apparatus 700 is one example of apparatus that may be employed to perform the method 600 shown in Fig. 6, or may otherwise may be employed during performance of the method 600.
The apparatus 700 includes or is coupled to or otherwise associated with an SEM or other CPBD 705 having a chamber in which one or more probes may be utilized according to aspects of the present disclosure.  The current in each probe is communicated via cables 710 to a current-to-voltage converter 715.  Voltage signals corresponding to each of the probes may thus be communicated to an analog-to-digital converter (ADC) 720 or another device having such conversion capabilities, which may also be configured to communicate video signals with the CPBD 705 via cabling 725.
The ADC 720 may be in communication with a computer (e.g., a personal computer) 730 and a digital-to-analog converter (DAC) 735.  One or both of the ADC 720 and the DAC 735 may be integral components or functions of the computer 730, although they may also be discrete components coupled to the computer 730.  The DAC 735 may also be in communication with the CPBD 705, such as through cabling 740.  Such communication may regard the control of one or more aspects of the CPBD 705, such as the deflection or other aspects of the CPB.
In one embodiment of operation of the apparatus 700, such as in accord with the method 600 of Fig. 6, an imaging unit the CPBD 705 may be employed to generate an image of a DUT and one or more probes oriented within the chamber of the CPBD 705, such that an image of the DUT and probes may be displayed on a screen of the computer 730.  Thereafter, a user may select one of the probes displayed in such image, such as by using a mouse to position a pointer on the display screen over the image of the desired probe and pressing a button on the mouse.  The user may also reposition the pointer to another site on the DUT displayed in the image on the screen of the computer 730 and again press a mouse button to indicate a target location to which the selected probe is to be positioned.
Thereafter, the CPBD 705 may automatically switch to a "spot" mode, such as in response to receiving the user input regarding the target location, or the CPBD 705 may be manually switched to "spot" mode by the user.  The narrowed CPB generated in the CPBD 705 may then be directed to the previously selected probe, or to the location corresponding to the location of the previously selected probe, as indicated by an increased current measured from the selected probe by the converter 715 and/or the ADC 720, among other possible components.
Referring to Fig. 8, illustrated is another embodiment of the apparatus 700 shown in Fig. 7, herein designated by the reference numeral 800.  The apparatus 800 may include or be associated with a CPBD 705 that may be substantially similar to the CPBD 705 shown in Fig. 7.  However, the cabling 710 extending from probes located within the chamber of the CPBD 705 extend to a selector 850, whereby a reference signal may be communicated from a signal generator 855 to a selected one of the probes.
The reference signal may also be communicated from the signal generator 855 to a console or other device 860 having display functionality and associated with the CPBD 705.  A video signal from the CPBD 705 may also be communicated to the console 860.  A comparison of the video signal from the CPBD 705 and the reference signal from the generator 855 may also be employed to determine which probe is exposed to the CPB generated by the CPBD 705 or which probe is being driven by the signal from the generator 855.  For example, a manual, partially automated or substantially automated comparison may reveal a similarity between the video signal generated from the CPBD 705 and the reference signal being communicated to one of the probes.
In one embodiment, the apparatus 800 may be used to perform the method 600 of Fig. 6, wherein the probe-current detection/imaging may be replaced by the comparison of the reference signal and the video signal.  For example, a comparator unit 870 may be employed for such comparison.
Referring to Fig. 9, illustrated is a flow-chart diagram of at least a portion of one embodiment of a method 900 according to aspects of the present disclosure.  The method 900 may be employed in a partially or substantially automated process for probe positioning.  Thus, for example, the method 900 may be implemented in or performed by one or more of the apparatus 100 of Fig. 1, the apparatus 200 of Fig. 2, the apparatus 700 of Fig. 7 and the apparatus 800 of Fig. 8.  Consequently, the method 900 may be performed in conjunction with the apparatus 400 shown in Fig. 4 and/or the apparatus 500 of Fig. 5.  The method 900 may also be implemented in accord with the APS, CR and/or RS described above.
The method 900 may also be used or performed in conjunction with embodiments of the methods 300a or 300b shown in Figs. 3A and 3B and/or the method 600 shown in Fig. 6, whether in a substantially parallel, serial or interlaced manner.  For example, as in the illustrated embodiment, the method 900 may substantially include the method 600 of Fig. 6.  Consequently, the method 900 may include one or more processes for determining and/or receiving current and target locations for a selected probe (possibly referred to herein as Location 1 and Location 2, respectively), as well as a user-desired relocation path connecting the current and target locations.
The method 900 may be performed to achieve probe positioning that is guided by probe-current imaging.  When a semi-automated process is used, such as a point-and-click process, the probing process may at least temporarily depart from any then-functioning automation scheme.  However, once probes have been properly located above contact points, for example, such automation may resume, such as where a positioner control device may communicate signals to CR, which may loop the probing back into the automated scheme.
The method 900 may also include a process 905 by which a scan or probe trajectory may be generated.  The scan may be substantially similar or identical to a relocation path that may be received as user input, such as during the process 625 of the method 600.  In other embodiments, the scan generated by the process 905 may merely approximate such user-input relocation path, possibly falling within the substantial vicinity of the user's relocation path.  However, in one embodiment, the scan generated during the process 905 may have little similarity to the user's relocation path, other then its endpoints (e.g., initial and target locations, or Location 1 and Location 2 referred to above with regard to Fig. 6).
During a process 910 of the method 900, the selected probe may be translated towards the target location, whether along the relocation path or otherwise.  Such translation may be substantially limited to lateral movements, such as those being substantially parallel to the surface of the DUT or sample, or may also include a directional component that is substantially perpendicular to the surface of the DUT.  The translation of the probe during the process 910 may also not be limited to translation, but may also include rotational movement about one or more axes of rotation.  Thus, translation of one or more probes within the scope of the present disclosure may, at times, refer to both translation and rotation, which may collectively be referred to as positioning, repositioning, orientation and/or reorientation.
The current in the translated probe, including current induced by the CPB generated by the CPBD, may be measured in a process 915 of the method 900.  The current measurement of the process 915 may be a single measurement, or multiple periodic or randomly intermittent measurements, or even substantially continuous measurement.  The process 915 may also include measuring current in probes other than or in addition to the probe being repositioned.  Such current measurement may be performed by one or more functions or components of the apparatus 700 of Fig. 7 and/or the apparatus 800 of Fig. 8.  In one embodiment, such aspects may be employed in or for collision avoidance processes and protocols, such as to prevent collisions between probes and other objects within the chamber of the CPBD.
The method 900 may also include a process 920 during which positioning error may be determined for the probe being repositioned.  For example, the probe-locating processes described herein may be employed to determine any difference between a desired location and the actual location of the probe.  The process 920 may also include generating correctional drive signals which may be employed to correct any detected positioning error.  The error and/or correction processes of the process 920 may be performed once, repeatedly at periodic or random intervals, or substantially continuously.
The method 900 may also include a process 925 by which exposure of the CPB generated by the CPBD may be limited to the target location.  The process 925 may be substantially similar to the process 630 shown in Fig. 6.
A process 930 of the method 900 may include measuring current from a plurality of the probes in the CPBD, including the probe being repositioned, and identifying any probe having a greater current induced by the CPB.  The process 930 may be substantially similar to the combination of the processes 635 and 640 of Fig. 6.
The information gathered during the process 930, among other processes of the method 900, can be used to determine whether the probe being repositioned has arrived at its target location.  For example, if the exposure of the CPB is limited to the target location by the process 925 described above, then the detection of an increased current induced in the probe being repositioned to the target location may provide an indication that the probe has successfully been repositioned in its target location.  A decisional step 935 may be included in the method 900 to query whether the selected probe is arrived at its target location.  The method 900 may thus proceed to processes for repositioning additional probes or otherwise end operations directed towards positioning the selected probe, collectively indicated in Fig. 9 by the "SUBSEQUENT PROCESSING" process 940, if it is determined during the decisional step 935 that the selected probe has successfully reached its target location.  Alternatively, if the selected probe requires additional positioning, a portion of the method 900 may be repeated for the selected probe, possibly starting with the process 910, as shown in Fig. 9.
Referring to Fig. 10, illustrated is a flow-chart diagram of at least a portion of one embodiment of a method 950 according to aspects of the present disclosure.  The method 950 may be employed in a partially or substantially automated point-and-click process for probe positioning.  Thus, for example, the method 950 may be implemented in or performed by one or more of the apparatus 100 of Fig. 1, the apparatus 200 of Fig. 2, the apparatus 700 of Fig. 7 and the apparatus 800 of Fig. 8.  Consequently, the method 950 may be performed in conjunction with the apparatus 400 shown in Fig. 4 and/or the apparatus 500 of Fig. 5.  The method 950 may also be implemented in accord with the APS, CR and/or RS described above.  The method 950 may also be used or performed in conjunction with embodiments of the methods 300a or 300b shown in Figs. 3A and 3B, the method 600 shown in Fig. 6, and/or the method 900 of Fig. 9, whether in a substantially parallel, serial or interlaced manner.  Several aspects of the individual processes of the method 950 may be substantially similar to corresponding processes of the method 900 of Fig. 9, in which case the descriptions of the processes in the method 900 may also apply to one or more processes in the method 950.
The method 950 may be performed to achieve probe positioning that is guided by probe-current imaging.  When a semi-automated point-and-click process is used, the probing process may at least temporarily depart from any then-functioning automation scheme.  However, in one embodiment, the method 950 may allow the probing process to substantially remain within any such automation scheme.  For example, when the positioning procedure for a selected probe determines that the probe has reached the desired location (e.g., with respect to contact points on the DUT or sample being examined), the CR or other function or apparatus may signal the positioner control device or other device controlling probe positioning, which may initiate procedures for bringing the probe tips into physical and electrical contact with the desired contact points.  This process may be referred to herein as "touch-down" of the probe tips, and may be substantially similar to the process 320 of Figs. 3A and 3B.
During touch-down, a positioner control device may translate the probes down and into physical and electrical contact with contact points on the sample.  When more than one probe is being used, the probes may be lowered simultaneously, in groups, or one at a time, depending on the programming of the positioner control device.  In one embodiment, the CR includes a procedure to cause the positioner control device to keep the probes in the proper position after successful touchdown and until the measurement is completed.  As a tip makes contact, it may send a signal back to the positioner control device, which may activate a sub-routine of the CR.  The activated sub-routine may provide an automated process for determining the quality of the contact made with the sample.
The method 950 includes a process 953 during which a DUT and associated probes are imaged with a CPBD, and any current in the probes is acquired, including any current induced by the CPB generated by the CPBD.  Aspects of the process 953 may be substantially similar to those described above.
In a subsequent process 956 of the method 950, individual locations of each of the probes is determined, such as from an image of the beam-induced currents or of all probe currents.  The method 950 may also include a process 959 during which target locations may be received, such as from user input, possibly in conjunction with corresponding relocation paths.  However, the information may also be retrieved and/or input from a software interface, such as software that may be employed with a map of the DUT.
The method 950 may proceed to a process 962 during which scans are generated along or in the vicinity of the relocation paths determined in the process 959, such that one or more probes may be translated along one or more corresponding relocation paths during a process 965.  Current may then be measured in each translated probe and subsequently analyzed during a process 968, including any beam-induced currents.  Such currents may be employed during a process 971 to determine any positional errors and/or generate correctional drive signals.  One or more of the processes 965, 968 and 971 may be repeated until, as possibly determined by a decisional step 974, each of the probes being translated successfully arrives at its corresponding target location, at which time the method 950 ends or proceeds to additional processes.
Referring to Fig. 11, illustrated is a flow-chart diagram of at least a portion of one embodiment of a method 980 according to aspects of the present disclosure.  The method 980 may be employed in a substantially manual, a partially automated or a substantially automated point-and-click process for probe positioning.  Thus, for example, the method 980 may be implemented in or performed by one or more of the apparatus 100 of Fig. 1, the apparatus 200 of Fig. 2, the apparatus 700 of Fig. 7 and the apparatus 800 of Fig. 8.  Consequently, the method 980 may be performed in conjunction with the apparatus 400 shown in Fig. 4 and/or the apparatus 500 of Fig. 5.  The method 950 may also be implemented in accord with the APS, CR and/or RS described above.  The method 950 may also be used or performed in conjunction with embodiments of the methods 300a or 300b shown in Figs. 3A and 3B, the method 600 shown in Fig. 6, the method 900 of Fig. 9, and/or the method 950 of Fig. 10, whether in a substantially parallel, serial or interlaced manner.
The method 980 may be employed to determine physical and electrical contact with contact points on a DUT or sample within the chamber of a CPBD.  For example, a process 983 may initially be performed to position one or more probe over a contact point, where such positioning may primarily be in a plane that is substantially parallel to a surface of the sample.  Thereafter, a process 986 may vertically position the probes, such as in a direction that is substantially perpendicular to the sample surface.  The method 980 includes a decisional step 989 by which the positioning processes 983 and 986 may be repeated if "touch-down" is not determined.
However, if no additional positioning is determined necessary during the decisional step 989, an additional decisional step 992 of the method 980 may assess the adequacy of the electrical contact between the probes and their corresponding contact points on the sample.  For example, if the electrical contact between a probe and a contact point is such that electrical resistance between the probe and contact point is excessive, the probe may be conditioned, characterized, cleaned or otherwise processed during a process 995, such as according to one or more of the probe preparation procedures described above.  However, if the electrical contact between a probe and contact point is satisfactory (e.g., good ohmic contact), the intended measurement or detection of a characteristic of the sample may be performed, as indicated by the process 998 of the method 980.
Thus, contacting a probe and a sample contact point may include laterally positioning of the probe over the sample contact point, vertically positioning the probe until physical contact is made between the probe and the contact point, verifying the physical contact via the touch-down processing described above, and verifying the electrical quality of the contact between the probe and contact point.  Moreover, the method 980 may be substantially manual, partially automated or substantially automated according to aspects of the present disclosure.  For example, the process 989 may include executing a sub-routine of the CR to determine whether physical contact between the probe and sample exists.  The sub-routine may comprise programming to instruct a positioner control device or the CPBD to implement a procedure that obtains information indicative of physical contact between the probe tip and the sample.  Such procedures may include: (1) detecting capacitance (AC and/or DC); (2) detecting force; (3) enabling visual observations of the probe tip and the sample; (4) scanning probe imaging methods; (5) observations of a mechanical pivot (vision); (6) determination of interaction with the CPB; and/or (7) using EDX for positioning information energy dispersive x-ray analysis.
One embodiment of a capacitance-based procedure for determining probe-sample contact involves determining the capacity or change in capacity between the probe and the sample.  An embodiment of a force-detection procedure for determining probe-sample contact may employ a force sensor that signals when localized forces meet or exceed a threshold value, which may indicate close proximity or mechanical contact of the tip with the contact point of the sample.  Force-detection procedures can also be implemented with cantilevers or other springs combined with position detectors, whereby a spring constant may be used to calculate probe deflection as a function of force.  Scanning probe imaging methods for determining probe-sample contact may provide data by which a signal indicating contact can be generated.
With regard to mechanical pivot observation methods for determining probe-sample contact, mechanical contact of the probe can create a pivot point.  Detection of any pivoting or rotation of the probe around a pivot point may be indicated by lateral deflections of the probe which may be analyzed with simultaneously acquired images of the CPB to reveal indications of mechanical contact of the probe.  The existence of the pivot point, and optionally the location of the pivot point, may be communicated by the CPBD as a signal that touch-down has been made.  With regard to EDX-based determination of probe-sample contact, x-rays induced by the CPB may interact with the sample and subsequently be analyzed to obtain information regarding the elemental composition of the sample, thereby supporting identification of the site to be contacted.
These and other aspects of the method 980 may be implemented as an automated process within the APS, or as a semi-automated process performed outside of the APS subsequently reintroduced into the APS upon communications confirming that physical contact has been made.  Consequently, the CR may initiate an additional sub-routine or set of procedures for determining that electrical contact has been made between the probe tip and the contact point.  Alternatively, prior to determining electrical contact, sub-routines can be implemented by the CR to cause certain procedures to be performed to improve the probability that the probe tips have not only physically contacted the contact points, but have also electrically contacted the contact points, and remain in good electrical contact with the contact points.
In one embodiment, such as according to certain procedures suitable for improving the probability of electrical contact, communications are sent between the CR and the positioner control device employed to position the probes.  Suitable procedures may include: (1) scrubbing, which comprises moving the probe around, and "digging" into the contact; (2) using a separate "chisel probe," which comprises employing another tip in to roughen up the contact surface; and (3) using a hammer probe, which comprises employing a probe to "hammer" another probe into the contact surface.  Each such procedure can be implemented as a partially or substantially automated process by appropriate programming within the CR and communications between the CR and the positioner control device.
Some processes for improving the probability of adequate electrical contact between a probe and sample contact point may be implemented in an ex-situ or in-situ probe preparation or sample preparation process.  One such method includes dipping or coating the probe and/or sample with a metal that melts at a temperatures low enough to not damage the probe or sample.  Consequently, the metal may "wet" the sample contact point, possibly increasing the likelihood of satisfactory ohmic contact because one or both of the probe and the sample contact point is allowed to contact softer metal.  In one such embodiment, the metal may be one that will alloy with the probe.
One embodiment of a sub-routine (e.g., of the CR) that may be activated during the process 992 to determine whether electrical contact between the probe and the contact point on the sample has been made includes programming to instruct the corresponding positioner control device and/or the CPBD to implement a procedure that obtains information indicative of any electrical contact between the probe tips and the sample.  Such procedures may include, among others: (1) positioning two probes on a single contact point; (2) moving probes to share a contact to assure ohmic contact; (3) employing split probe contacts; (4) reversing probes and/or polarity; (5) current sensing; (6) conductance; and (7) changes in secondary electron emission (voltage contrast).
For example, positioning two probes on a single contact point may comprise dropping two probes onto the same contact point and determining whether there is ohmic contact between the two probes.  Ohmic contact between the two probes can be indicative of the existence of ohmic contact between either of the two probes and the contact point on the sample.
A perspective view of an example of a split probe 1400 is illustrated in Fig. 14.  The exemplary split probe 1400 employs a probe having a dielectric layer 1402 separating the probe 1400 into "halves" 1404 and 1406.  Upon making physical contact between the split probe 1400 and the sample, the detection of ohmic contact between the two "halves" 1404 and 1406 can indicate ohmic contact between the split probe 1400 and the sample contact point.
Reversing probes and or the polarity or probes to determine whether electrical contact has been made between the probe tips and the contact points can involve making physical contact between each of the two probes and the sample contact point, then: (1) switching the probes; or (2) switching the polarities of each of the probes.  Changes in secondary electron emission (voltage contrast) generally involve putting the tip at a certain voltage and determining whether the signal will increase or decrease when the tip makes contact with the contact point.  This procedure requires both physical and electrical contact, and thus, if employed, there is no need to execute the sub-routine for determining physical contact.  Conductance and current sensing are similar procedures each requiring physical and electrical contact.  Thus, if one of these is employed, there is no need to execute the sub-routine for determining physical contact.  
Each of the foregoing procedures for determining electrical probe-sample contact may be implemented as one or more partially or substantially automated processes, such as within the APS.  Where implemented as one or more semi-automated processes, they may be performed outside of the APS and subsequently reintroduced into the APS upon communications confirming that electrical contact has been made.  Depending on the sub-routine executed, the positioner control device or the CPBD may be responsible for sending the communication to the CR that electrical contact has been made.
Referring to Figs. 12A-12C, collectively, illustrated are schematic views of at least a portion of a probe 1210 during various stages of a probe preparation process according to aspects of the present disclosure.  The composition of the probe 1210 may be substantially metallic.  The process depicted in Figs. 12A-12C may be employed to sharpen the probe 1210, such as to sharpen the tip 1215 of the probe 1210.  Additionally, or alternatively, the process depicted in Firs. 12A-12C may be employed to clean the probe 1210 and/or probe tip 1215.  However, for the sake of simplicity, the process depicted in Figs. 12A-12C may be referred to herein as a probe sharpening process.  The process depicted in Figs. 12A-12C may also be substantially similar to the ETP described above, and may be employed to process solid probes (as in the embodiments of Figs. 12A-12C) or split probes, among others.
Fig. 12A depicts an initial or intermediate stage of the sharpening process.  An additional probe 1220 is employed in the depicted process, where the probe 1210 to be sharpened may have a smaller diameter than the probe 1220, may be thinner than the probe 1220, or may otherwise have substantially smaller dimensions relative to the probe 1220, including cross-sectional dimensions and length dimensions.  Also, although depicted in Figs. 12A-12C as being substantially cylindrical, one or both of the probes 1210, 1220 may not be substantially cylindrical or otherwise have a substantially non-circular cross-sectional shape, such as a substantially square or rectangular shape, or an asymmetric shape, among others.  In the illustrated embodiment, the probe 1210 initially has a diameter that is about 25% less than the diameter of the probe 1220.  Of course, the relative diameters of the probes 1210, 1220 may vary from the illustrated embodiment within the scope of the present disclosure.
As shown in Fig. 12A, the probes 1210, 1220 may be placed in contact to close an electrical loop with a voltage, current or thermal energy source 1230.  In other embodiments, however, the probes 1210, 1220 may merely be in close relative proximity but may not be in physical contact with one another.
Fig. 12B depicts a subsequent stage of the sharpening process relative to the stage depicted in Fig. 12A, and in which the tips 1215, 1225 of the probes 1210, 1220, respectively, have been heated to and maintained at an elevated temperature for a sufficient period of time that a portion of the metal forming the probe tip 1215 has dislodged, possibly re-depositing on the probe tip 1225.  Thus, for example, the probe tip 1215 has narrowed, while the probe tip 1225 has increased in size.
Fig. 12C depicts a subsequent stage of the sharpening process relative to the stage depicted in Fig. 12B, and in which the tips 1215, 1225 have been maintained at an elevated temperature for a sufficient period of time that an additional amount of metal has dislodged from the probe tip 1215 and possibly re-deposited on the probe tip 1225.  Consequently, the probe tip 1215 may be substantially sharpened relative to its status depicted in Figs. 12A and 12B.  The probe tip 1225 may have also increased in size relative to its size depicted in Figs. 12A and 12B.
Although not limited within the scope of the present disclosure, the elevated temperature at which the probe tips 1215, 1225 are maintained during the probe tip sharpening process described above may range between about 600 °C and about 4000 °C.  In one embodiment, an elevated probe tip temperature within this range and others may result from resistive heating, such as that which may result from applying across the probe tips 1215, 1225 a voltage ranging between about 1 volt and about 500 volts and/or a current ranging between about 100 nanoamps and about 10 microamps.  However, the scope of the present disclosure is not limited to such an embodiment.
The elevated temperature at which the probe tips 1215, 1225 are maintained may also vary between the probe tips 1215, 1225.  For example, the elevated temperature at which the probe tip 1215 is maintained may be more or less than the elevated temperature at which the probe tip 1225 is maintained.  Additionally, the period of time during which either or both of the probe tips 1215, 1225 may be maintained may range between about 1 second and about 30 seconds.  However, this period of time may be substantially less than 1 second, including embodiments effecting a substantially instantaneous metal transfer.
Referring to Figs. 13A-13C, collectively, illustrated are representations of images 1301-1303 that may each be created with a CPBD according to aspects of the present disclosure, such as those images which may be created when employing an SEM according to one or more partially or substantially automated processes described above.  The images 1301-1303 each depict a plurality of probes 1310 that are each positioned over or contacting a corresponding contact point or other feature 1320 of a sample 1330 being investigated within the CPBD.
When investigating a sample in a CPBD, such as employing one or more probes to perform electrical measurement or detection of a characteristic of a sample or sample feature, video rate images of the probes and/or sample can reveal useful information regarding the electrical signal(s) entering and exiting the probes and/or sample.  In some situations, an image may shift vertically relative to the CPBD image display device, as depicted in Fig. 13A.  In other situations, an image may shift horizontally relative to the CPBD image display device, as depicted in Fig. 13B.  In still further situations, an image may oscillate and/or become blurry, as depicted in Fig. 13C.  Moreover, these situations may overlap.  For example, an image may shift vertically and horizontally, resulting in a diagonal shift having both vertical and horizontal components relative to the CPBD image display device, and an oscillating or blurred image may also shift vertically, horizontally or diagonally relative to the CPBD image display device.
A vertical image shift may at least partially result from electrical bias inherent to the sample investigation, such as when a sample is being investigated in a "power-on" or operational mode relative to when the same sample is being investigated in a substantially identical manner but where the sample is passive, "powered-off" or otherwise unbiased (with the possible exception of any bias resulting from incidence of the CPB of the CPBD).  One such example is shown in Fig. 13A, which depicts vertically shifted probes 1310' and contact points 1320' relative to the initially displayed probes 1310 and contact points 1320.
A horizontal image shift may at least partially result from electrical current inherent to the sample investigation, such as when an electrical current is introduced onto a sample or one or more probes, in contrast to when the sample and probes are electrically static (with the possible exception of any bias resulting from incidence of the CPB of the CPBD).  One such scenario may be during the above-described probe-current imaging, where the current introduced into the probes may cause the horizontal CPBD image shift in a similar manner to current passed through a semiconductor device, silicon chip or other device being tested.  An example of such scenario is shown in Fig. 13B, which depicts horizontally shifted probes 1310" and contact points 1320" relative to the initially displayed probes 1310 and contact points 1320.
An oscillation or blurring may at least partially result from electrical noise resident in the CPBD chamber or control lines, the sample, the probes, and/or other locations.  One such example is shown in Fig. 13C, which depicts horizontally shifted probes 1310''' relative to the initially displayed probes 1310.
Images may also exhibit large jumps, possibly about equal to the width of the display screen, when switching electrical measurement scales, or when bias or current abruptly starts or stops.  Combinations of motion may also be exhibited.  For example, an image may move diagonally across the display screen.  Such motion can indicate changing bias/current.
Manual, partially automated and/or substantially automated detection and/or measurement (e.g., shift quantification or shift-distance) of such image shifting and/or motion may be employed alone or in combination with aspects of other methods and procedures described herein.  For example, partially or substantially automated vision or detection of an image or image shift at video rates may be employed to gauge the quality of contact between a probe and a sample contact point.  Such image shift and/or motion may also be employed to detect and/or measure electrical response, such as the response of a device or circuit in a sample being investigated in a CPBD.  Of course, many other characteristics described above or otherwise within the scope of the present disclosure may also be measured and/or detected by processes employing or complimented by processes for detecting and/or measuring image shift and/or motion according to aspects of the present disclosure.  In one embodiment, image shift and/or motion data may be collected and logged, possibly analyzed to determine relationships between image behavior, sample characteristics and/or characteristic measurement parameters.  For example, the distance that an image may shift in response to current flowing through a probe may be correlated to the magnitude of the current.  Consequently, this correlation may be employed to confirm connectivity, contact between the probe and another object, conductivity of the probe, etc.
Thus, the present disclosure introduces an apparatus including a positioner controller configured to control manipulation of: (1) a device under test (DUT) within a charged particle beam device (CPBD); and (2) a probe employed to examine a characteristic of the DUT within the CPBD.  The apparatus may also include a measurer.  Control of the positioner controller and the measurer may be partially or substantially automated.  One embodiment of such apparatus also includes a manipulation platform, which may also be partially or substantially automated.  The manipulation platform may include a base and a stage coupled to the base and configured to receive a sample to be examined.  The manipulation platform may also include a plurality of manipulator module interfaces each coupled to the base and configured to receive a corresponding one of a plurality of manipulator modules each configured to manipulate at least one of a probe and the sample received by the stage.  The manipulation platform may also include an interface configured to transfer control and status information between the plurality of manipulator module interfaces and at least one of the measurer and the positioner controller.
Other embodiments may include one more of: (1) a charged particle beam device (CPBD) in which a sample to be measured is positioned; (2) a positioner control device communicatively coupled to the CPBD and operable to individually manipulate each of a plurality of probes into contact with one of a plurality of contact points on the sample; (3) a measuring device communicatively coupled to the CPBD and the positioner control device and operable to perform one of a measurement and a detection of a characteristic associated with one of the plurality of contact points; and (4) a control routine operable to provide communications to at least one of the CPBD, the positioner control device and the measuring device.
The present disclosure also introduces methods which can include exposing one of several probes to a CPB of a CPBD.  Such method may also include examining a current in at least one of the probes, as the current may indicate which of the probes is exposed to the CPB.
The present disclosure also introduces methods which can include introducing a generated signal current to one of a plurality of probes positioned in a CPBD, and exposing each of the probes to a CPB of the CPBD.  In an image created by the CPBD, the probe to which the generated signal current is introduced is identified based on its unique representation relative to representations of other probes in the image.
The present disclosure also introduces methods which can include imaging a DUT and a plurality of probes with a CPBD.  Individual locations of each of the probes is determined based on beam induced probe current images.  Target locations and/or probe relocation paths each corresponding to one of the probes may be retrieved from a software interface input or user input.  Scans approximating the relocation paths may be generated, and each of the probes may be moved towards its target location based substantially on its relocation path.  Beam induced currents corresponding to the probes may then be analyzed, and positioning errors and correctional drive signals may also be determined.
The present disclosure also introduces methods which can include positioning a probe over a DUT located within a CPBD, translating the probe toward a contact point on the DUT, and iteratively repeating the positioning and the translating until touchdown of the probe on the contact point is determined.  The quality of the electrical contact between the probe and the contact point is then assessed, and an electrical measurement is performed with the probe if the assessed quality of the electrical contact falls within a predetermined acceptance criteria.
The present disclosure also introduces methods which can include including collecting data from a CPBD regarding a characteristic of a sample being examined within a chamber of the CPBD, storing the collected data, processing the stored data, and transferring electronically the processed data to an apparatus configured to electronically communicate with the CPBD.  At least one of the collecting, storing, processing and transferring may be substantially automated.  The apparatus configured to electronically communicate with the CPBD may be a master controller, such as those described above.  A master controller may be or include one or more devices and/or units, whether hardware and/or software, which may be configured to control the overall sequencing of application logic.  For example, a master controller may determine and execute a particular order of operations for a given process that is being engaged by a user or machine, or a set of such processes.
The present disclosure also introduces methods which can include positioning a first probe tip proximate a second probe tip.  At least one of the probe tips is heated such that a portion of probe material forming that probe tip dislodges to sharpen the probe tip.
The present disclosure also introduces methods which can include examining a shift and/or motion of an image relative to a CPBD device on which the image is displayed.  The status and/or change in status of an electrical characteristic of at least one of an environment of a CPBD chamber, a sample located with the CPBD chamber, and a probe located within the CPBD chamber may then be determined based on the image shift and/or motion.
Although embodiments of the present disclosure have been described in detail, those skilled in the art should understand that they can make various changes, substitutions and alterations herein without departing from the spirit and scope of the present disclosure.
WHAT IS CLAIMED IS: 
1.  An apparatus, comprising:
a positioner controller configured to control positioning of at least one of a device under test (DUT) and a probe within a chamber of a charged particle beam device (CPBD), including positioning control by at least partial automation of at least one of:
orientation of the DUT within the CPBD chamber for examination of the DUT within the CBPD chamber; and
orientation of the probe within the CPBD chamber for examination of at least one of the probe and the DUT; and
relative orientation of the probe and the DUT for establishing contact between the probe and the DUT within the CPBD chamber.
2.  The apparatus of claim 1 wherein the positioning control by at least partial automation is positioning control by substantial automation.
3.  The apparatus of claim 1 wherein the positioning control by at least partial automation includes positioning control of the orientation of the DUT within the CPBD chamber, positioning control of the orientation of the probe within the CPBD chamber, and positioning control of the relative orientation of the probe and the DUT.
4.  The apparatus of claim 1 further comprising:
a manipulation platform configured to be anchored within the CPBD chamber and including:
a base; and
a stage coupled to the base and configured to receive the DUT;
a plurality of manipulator modules each coupled to the base and configured to manipulate at least one of the probe and the DUT; and
an interface configured to transfer information between the positioner controller and ones of the plurality of manipulator modules;
wherein the positioning control by at least partial automation includes positioning control of at least one of the plurality of manipulator modules.
5.  The apparatus of claim 4 wherein each of the plurality of manipulator modules includes a positioner having a detachable end-effector configured to contact the DUT.
6.  The apparatus of claim 1 wherein the probe includes:
a first conductive portion;
a second conductive portion; and
a dielectric layer electrically isolating the first and second conductive portions;
wherein the first and second conductive portions are configured to be electrically connected by contacting the probe to a conductive feature of the DUT within the CPBD chamber.
7.  The apparatus of claim 1 further comprising storage structure configured to:
store at least one end-effector within the CPBD chamber, wherein the probe is an examination probe and the end-effector includes the examination probe and an assembly probe extending in opposing directions, wherein the assembly probe is configured to couple with a positioner; and
release the at least one end-effector upon connection between the assembly probe and a corresponding assembly socket of the positioner.
8.  The apparatus of claim 1 further comprising a control routine configured to at least partially automate control of at least one of the CPBD, the positioner controller and a measuring device, wherein the measuring device is configured to receive information from the probe indicative of a characteristic of the DUT.
9.  The apparatus of claim 1 further comprising a reference system (RS) configured to spatially relate the probe to at least one of the CPBD chamber and the positioner controller by at least partial automation.
10.  
A method, comprising:
transferring a probe to a chamber of a charged particle beam device (CPBD);
establishing contact between the probe and a contact point of a device under test (DUT) positioned within the CPBD chamber; and
measuring a characteristic of the DUT while the probe is contacting the DUT contact point;
wherein at least one of the transferring, the establishing and the measuring is via substantial automation.
11.  The method of claim 10 wherein each of the transferring, the establishing and the measuring is via substantial automation.
12.  The method of claim 10 further comprising at least one of preparing, conditioning and characterizing the probe, via substantial automation and within the CPBD chamber.
13.  The method of claim 10 further comprising exchanging the probe with an additional probe positioned within the CPBD chamber, wherein the exchanging is via substantial automation.
14.  The method of claim 10 further comprising at least one of de-processing and preparing the DUT prior to establishing contact between the probe and the DUT contact point, wherein the at least one of de-processing and preparing the DUT is performed via substantial automation within the CPBD chamber.
15.  The method of claim 10 further comprising:
assessing via substantial automation an electrical quality of contact between the probe and the DUT contact point after establishing the contact; and
conditioning the probe via substantial automation if the assessed electrical quality does not fall within predetermined acceptance criteria.
16.  
The method of claim 10 further comprising, after measuring the characteristic:
collecting data regarding the characteristic;
storing the collected data;
processing the stored data; and
transferring electronically the processed data to an apparatus configured to electronically communicate with the CPBD;
wherein at least one of the collecting, storing, processing and transferring is via substantial automation.
17.  A method, comprising:
exposing one of a first probe and a second probe to a charged particle beam (CPB) of a charged particle beam device (CPBD); and
examining a current in at least one of the first and second probes, wherein the current is indicative of which of the first and second probes is exposed to the CPB.
18.  The method of claim 17 further comprising:
obtaining information regarding manipulation of one of the first and second probes;
generating a scan via at least partial automation, wherein the scan approximates a relocation path associated with the manipulation of the one of the first and second probes; and
moving the one of the first and second probes substantially along the relocation path towards a target location included in the information.
19.  The method of claim 17 further comprising:
determining positioning error based on current induced by the CPB in the exposed one of the first and second probes; and
determining a correctional drive signal based on the positioning error.
20.  
A method, comprising:
directing a first electrical signal to at least one of a plurality of probes each positioned within a chamber of a charged particle beam device (CPBD);
exposing at least one of the plurality of probes to a charged particle beam (CPB) of the CPBD; and
comparing a second electrical signal to the first electrical signal to determine a characteristic associated with the at least one of the plurality of probes.
21.  The method of claim 20 wherein:
directing the first electrical signal to at least one of the plurality of probes is directing each of a plurality of first electrical currents to a corresponding one of the plurality of probes;
exposing at least one of the plurality of probes to the CPB is exposing a selected one of the plurality of probes to the CPB;
the second electrical signal is a plurality of second electrical currents each measured from a corresponding one of the plurality of probes; and
comparing the second electrical signal to the first electrical signal to determine a characteristic associated with the at least one of the plurality of probes is examining the plurality of second electrical currents to determine which of the plurality of probes is the selected one of the plurality of probes exposed to the CPB.
22.  The method of claim 20 wherein:
directing a first electrical signal to at least one of the plurality of probes is directing a generated signal to a selected one of the plurality of probes;
exposing at least one of the plurality of probes to the CPB is exposing each of the plurality of probes to the CPB;
comparing the second electrical signal to the first electrical signal to determine a characteristic associated with the at least one of the plurality of probes is comparing the generated signal to an image signal created by the CPBD to identify the selected one of the plurality of probes to which the generated signal is directed based on a unique representation of the selected one of the plurality of probes relative to representations of other ones of the plurality of probes in the image signal.
23.  The method of claim 20 further comprising:
examining at least one of a shift and motion of an image signal associated with the CPBD; and
determining at least one of a status and a change in status of an electrical characteristic of at least one of an environment of the CPBD chamber, a sample located with the CPBD chamber, and one of the plurality of probes located within the CPBD chamber, wherein the determining is based on the at least one of the image shift and motion.
24.  A method, comprising:
positioning a first probe tip of a first probe proximate a second probe tip of a second probe; and
heating at least one of the first and second probe tips such that a portion of probe material forming the at least one of the first and second probe tips dislodges to sharpen the at least one of the first and second probe tips.
25.  The method of claim 24 wherein positioning includes establishing direct physical contact between the first and second probe tips.
26.  The method of claim 24 wherein heating includes at least one of:
heating the at least one of the first and second probe tips to a temperature ranging between about 600 °C and about 4000 °C;
applying a voltage across the first and second probe tips, wherein the voltage ranges between about 1 volt and about 500 volts; and
introducing a current to the at least one of the first and second probe tips, wherein the current ranges between about 100 nanoamps and about 10 microamps.
27. The method of claim 24 wherein, after the heating to sharpen, a tip apex of the at least one of the first and second probe tips has a radius of curvature that is less than about 10 nanometers.
1. Abstract
A positioner control device, communicatively coupled to a chamber of a charged particle beam device (CPBD), is configured to contact probes with contact points of a sample positioned in the chamber.  A measurer communicatively coupled to the CPBD and the positioner may support measurement/detection of a sample characteristic.  A control routine may at least partially automate control of the CPBD, the positioner and measurer.
One or more such components support methods which can include: directing first signals to probes positioned within the chamber, where at least one probe is exposed to a beam of the CPBD; comparing second signals to the first signals to determine a sample characteristic; and heating at least one of proximately-positioned probe tips such that one tip becomes sharpened as the heat dislodges portions thereof.
2. Representative Drawing
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１４】
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