(57)【要約】    ナノプローブと走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）の組み合わせにより被試験半導体デバイス（ＤＵＴ）をプロービングするための方法であって、ＤＵＴにおける対象領域（ＲＯＩ）のＳＥＭ画像を得る工程と、ＲＯＩのＣＡＤ設計画像を得る工程と、接触ターゲットを識別するためにＣＡＤ設計画像をＳＥＭ画像と位置合わせする工程と、接触ターゲットに対応するネットリストが得られ、どの接触ターゲットは試験ターゲットとして選択されるべきであることを確定するためにネットリストを用いる工程と、試験ターゲットのそれぞれの上にナノプローブをランディングさせ、ナノプローブと試験ターゲットのそれぞれの間で電気コンタクトを形成するためにナノプローブをナビゲートする工程と、を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置のナノプロービングを実行するためのナノプローブであって、
アクチュエータと、プローブアームと、前記プローブアームの第二端部に取り付けられるプローブヘッドと、複数のプローブ先端と、を含み、
前記プローブアームは、前記プローブアームの第一端部で前記アクチュエータに結合され、前記アクチュエータは、前記アクチュエータによって受信された動作信号に従って前記プローブアームを移動させるように構成され、
前記複数のプローブ先端のそれぞれは、前記半導体装置のプローブターゲットの幾何配置に対応して前記複数のプローブ先端が固定配置を形成するように、特定の単一配向で前記プローブヘッドに固定的に取り付けられる。
【請求項２】
前記プローブヘッドはアライメントターゲットをさらに含む、請求項１に記載のナノプローブ。
【請求項３】
前記プローブヘッドは、絶縁体材料を含み、前記アライメントターゲットは、導電性材料を含む、請求項２に記載のナノプローブ。
【請求項４】
前記アライメントターゲットは金を含む、請求項３に記載のナノプローブ。
【請求項５】
前記プローブ先端のそれぞれは、導電性材料を含み、
前記ナノプローブは、複数の導電線をさらに含み、前記複数の導電線のそれぞれは、前記のプローブ先端の一つに接続される、請求項１に記載のナノプローブ。
【請求項６】
前記プローブアームは、前記プローブヘッドを前記プローブアームから切断できる切断連結器を含む、請求項１に記載のナノプローブ。
【請求項７】
複数のプローブ先端を有する第二プローブヘッドと、前記第二プローブヘッドと前記プローブヘッドとの交換を可能とする切断連結器と、をさらに含み、
前記複数のプローブ先端が第二固定配置を形成するように、前記プローブ先端のそれぞれは単一配向で前記第二プローブヘッドに固定的に取り付けられる、請求項１に記載のナノプローブ。
【請求項８】
半導体装置のナノプロービングを実行するためのシステムであって、
真空チャンバと、
前記真空チャンバ内に電子ビームを照射するために位置決めされた走査電子顕微鏡カラムと、
前記真空チャンバ内に位置決めされた複数のナノプローブと、を含み、
少なくとも前記のナノプローブの一つは、
アクチュエータと、プローブアームと、前記プローブアームの第二端部に取り付けられるプローブヘッドと、複数のプローブ先端と、を含み、
前記プローブアームは、前記プローブアームの第一端部で前記アクチュエータに結合され、前記アクチュエータは、前記アクチュエータによって受信された動作信号に従って前記プローブアームを移動させるように構成され、
前記複数のプローブ先端のそれぞれは、前記半導体装置のプローブターゲットの幾何配置に対応して前記複数のプローブ先端が固定配置を形成するように、特定の単一配向で前記プローブヘッドに固定的に取り付けられる。
【請求項９】
複数の交換用プローブヘッドをさらに含み、前記交換用プローブヘッドのそれぞれは、複数のプローブ先端を含み、前記半導体装置のプローブターゲットの幾何配置に対応して前記複数のプローブ先端が固定配置を形成するように、前記プローブ先端のそれぞれは単一配向で前記プローブヘッドに固定的に取り付けられる、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
少なくとも前記のナノプローブの一つは、
アクチュエータと、プローブアームと、前記プローブアームに取り付けられる硬化プローブ先端と、を含み、
前記プローブアームは、前記プローブアームの第一端部で前記アクチュエータに結合され、前記アクチュエータは、前記アクチュエータによって受信された動作信号に従って前記プローブアームを移動させるように構成される、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記硬化プローブ先端はダイヤを含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記プローブヘッドはアライメントターゲットをさらに含む、請求項８に記載のシステム。
【請求項１３】
前記プローブヘッドは、絶縁体材料を含み、前記アライメントターゲットは、導電性材料を含む、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記アライメントターゲットは金を含む、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
少なくとも一組の前記プローブ先端は導電性材料を含み、
少なくとも前記のナノプローブの一つは、複数の導電線をさらに含み、前記複数の導電線のそれぞれは、導電性材料を含む前記のプローブ先端の一つに接続される、請求項８に記載のシステム。
【請求項１６】
前記プローブアームは、前記プローブヘッドを前記プローブアームから切断できる切断連結器を含む、請求項８に記載のシステム。
【請求項１７】
ナノプローブと走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）の組み合わせにより被試験半導体デバイス（ＤＵＴ）をプロービングするための方法であって、
ＤＵＴにおける対象領域（ＲＯＩ）のＳＥＭ画像を得る工程と、
ＲＯＩのＣＡＤ設計画像を得る工程と、
接触ターゲットを識別するために前記ＣＡＤ設計画像を前記ＳＥＭ画像と位置合わせする工程と、
前記接触ターゲットに対応するネットリストが得られ、どの前記接触ターゲットが試験ターゲットとして選択されるべきであるかを確定するために前記ネットリストを用いる工程と、
前記試験ターゲットのそれぞれの上にナノプローブをランディングさせ、前記ナノプローブと前記試験ターゲットのそれぞれの間で電気コンタクトを形成するために前記ナノプローブをナビゲートする工程と、を含む。
【請求項１８】
更なる工程は、前記ナノプローブにより実行される利用可能な電気試験のリストから少なくとも一つの電気試験を選択するために前記ネットリストを検査する工程を含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
試験信号を前記ナノプローブのそれぞれに転送する工程をされに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記試験信号を前記ナノプローブのそれぞれに転送しながら、ＲＯＩにわたって電子ビームを走査し、前記ＲＯＩから出る二次電子を収集することによって、
前記ＲＯＩの電圧コントラスト画像を生成する工程をさらに含み、前記試験信号に接続される領域は前記試験信号から絶縁される領域と異なる強度で現れる、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本出願は、２０１４年６月２５日に出願された米国仮出願第６２/０１６,６５０号の優先権利益を主張し、そのすべての内容が本明細書に参考として援用される。
【０００２】
（技術分野）
本願は、半導体デバイス試験の分野に関する。具体的には、マイクロチップ又はウエハーレベルにおいて、電子デバイスのナノプロービングにより電気測定を可能にする。
【背景技術】
【０００３】
設計エンジニア及びプロセスエンジニアは、彼らが設計する、かつ組み立てるデバイス及び回路に関して、出来るだけ多くの情報を得る必要がある。デバイスの情報は、物理特性及び電気特性の二つのグループに分けることができる。電気特性は、製造されたデバイスの最終的な性質を提供し、また、これらが設計に適合する場合、設計変更またはプロセス監視及びプロセス制御を本当に必要とすることがない。確かに、プロセスを破壊せず、または経時的にドリフトしない場合、電気特性は十分足りるだろう。しかし、プロセスは破壊またはドリフトを発生し、工場の生産量が下がる時、プロセスエンジニアは、故障を調査し、どのプロセスが失敗したのを見つけるために、故障分析（ＦＡ）を行う必要がある。この場合、物理特性（臨界寸法（ＣＤ）、膜厚及び膜均一性、化学組成、インターフェースなど）を知ることが急に重要になる。プロセスエンジニアは、どの特定の工程でプロセスが失敗したことを調査する必要がある。デバイスの物理モデルは、デバイスの物理パラメータ及び加工精度に対する電気特性依存性が分かるようによく用いられる。この伝統的方法が何年もうまく実行されている。しかし、最近、この方法が失敗し始め、また、製造の複雑さの増大により方法の失敗率は増加することが予測される。
【０００４】
現在及び未来のチップにおいて、内部デバイスと原子寸法が同等になる。すなわち、表面及びインターフェースはデバイスの特性に大きな影響を及ぼす。バルク材料モデルは、寸法、材料組成（例えば、ドーピング、Ｓｉの酸窒化物、Ｈｆの酸化物など）、物理特性に対するデバイス電気特性の依存性を十分に示さない。また、寸法計測学及び物理特性の必要な精度が低下する。結果的に、生産量エンジニア及びプロセスエンジニアは、彼らに利用可能である正確な物理情報及び寸法情報がますます少なくなったため、故障の根本原因を見つける新たな挑戦に直面する。
【０００５】
この課題を解決するために、エンジニアは、デバイス自体の電気特性をより多く用いなければならない。しかし、電気的データは少なくともある程度の相互接続が形成される場合のみ利用可能となる。ほとんどの場合において、回路の重要な素子は、いくつかの層の相互接続が組み立てられた後のみで、試験され得る。これに時間及び資源を要し、たくさんの高価なウエハーのスクラップをよく引き起こす。
【０００６】
ＳＥＭナノプローブとして知られている専門電子ビーム装置は、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）とＳＥＭの真空チャンバの内に配置された一組のナノプローブからなる。ＳＥＭからの第二電子画像は、電気的に試験された集積回路のデバイス構造に対して、ナノプローブを位置決めするために用いられる。プローブは、デバイス構造の電気的特性を示すために用いられる。ナノプロービングは、電流／電圧（Ｉ／Ｖ）曲線測定により、閾値電圧（Ｖｔ）、非動作時のリーク電流（Ｉｏｆｆ）、飽和電流（Ｉｓａｔ）、結合性質のような基本的なトランジスタパラメータを直接に測定する能力がある。とりわけ、これらの電気測定は、故障デバイス構造の故障の根本原因解析を行うことに有用であってもよい。
【０００７】
電気的に回路を試験するために、プローバはＩＣ内のデバイスの素子を物理的に接触しなければならない。しかし、原子間力プローバ（ＡＦＰ）のような接触プローバ及び走査プローバは、ウエハー製造工場に「受け入れられた」いわゆる「非接触」力（数ナノニュートンまたはｎＮ）を超える接触力及びイメージング力が必要である。過去に、プロセスフローの初期の段階で、なおさらプロセスフローを経てステップバイステップでデバイス及び重要回路の電気的特徴を示す方法のための様々な提案がされる。可能な解決方法は米国特許第５，８９９，７０３及び米国特許第６，３９９，４００に見受けられる。
【０００８】
幾つかのバージョンのオフラインのＳＥＭに基づく原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）及びナノプローブはマイクロチップの試験のために知られている。Ｃａｒｌ  Ｚｅｉｓｓの「Ｍｅｒｌｉｎ  ＳＥＭ」は、ＡＦＭ及び光学顕微鏡と組み合わせることができる。詳細はＣａｒｌ  Ｚｅｉｓｓによる「ＭＥＲＬＩＮ  ｓｅｒｉｅｓ」という冊子に見受けられる。３ＴＢ４０００システムはＮａｎｏｎｉｃｓ  Ｉｍａｇｉｎｇ  ＬｔｄによりＡＦＭ、集束イオンビーム（ＦＩＢ）及びＳＥＭを組み合わせるものである。このＡＦＭはレーザーフリー音叉力センサーを用いる。ＳＥＭ及びＡＦＭのハイブリッドツールの他の例は、Ａｔｔｏｃｕｂｅ  Ｓｙｓｔｅｍ  ＡＧ（ｗｗｗ．ａｔｔｏｃｕｂｅ．ｃｏｍ），Ｎａｎｏｓｕｒｆ  ＡＧ（ｗｗｗ．ｎａｎｏｓｕｒｆ．ｃｏｍ），Ｋｌｅｉｎｄｉｅｋ  Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｉｋ  ＧｍｂＨ（ｗｗｗ．ｋｌｅｉｄｉｅｋ．ｃｏｍ）などの会社の製品である。個々のチップの試験のために用いられるナノプローブ及び荷電粒子ビーム装置を有するシステムは、例えば、米国特許第７，２８５，７７８、米国特許第７，３１９，３３６、米国特許第７，６７５，３００及び米国特許第８，５３６，５２６に開示されている。
【０００９】
研究志向のオフラインのＳＥＭ及びＦＩＢに基づくナノプローブはＫｌｅｉｎｄｉｅｋ  Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｉｋ  ＧｍｂＨにより設計された。次の段階のＳＥＭに基づくナノプロービングはＤＣＧ  Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃ．により提供される。最新モデルｎＰｒｏｂｅｒIIは、１２．５Ｘ１２．５ｍｍ２のロードロック試料と、８つの低ドリフトプローブと、１０ｎｍの技術に適している全般的な能力と、を有するオフラインのＳＥＭに基づく自動ナノプローブである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記のシステムにおいて、ターゲット上にプローブ先端（針）をランディングさせ、試験サイクルの間の試料及びシステムがドリフトを受けやすい時、プローブ先端をターゲットで維持することに関する課題はまだ存在する。また、たまにターゲットはさらに加工される必要があり、例えば、酸化物を取り外し、または層若しくは層の材料を取り外し、または切断を行うなど。これは、デバイスをイオンガンのようなＳＥＭチャンバ内の別のシステムまたは別のステーションに転送することにより実行される。しかし、ターゲット位置は、粒子線を適切に収束するために再取得される必要がある。同様に、デバイスがＳＥＭに戻る時、ターゲットは再取得される必要があり、これは時間かかる。また、たまに、ナノプローブのため、ターゲットを識別し、どのナノプローブはどのターゲット上にランディングさせるべきであることを確定するのに時間とスキルを要する。また、デバイスにおいてどのタイプの試験を行うか決定するのも難しい。
【００１１】
さらに、たくさんのデバイスは、試験される必要がある反復構造を有する。これらの構造のそれぞれは、試験を行うために、幾つかのナノプローブは必要があってもよい。その結果、それぞれの試験の後、システムは次の構造に移動する必要があり、ナノプローブのナビゲーションを行い、複数のナノプローブをランディングさせる。構造は同一であるので、ナノプローブのナビゲーション時間及びランディング時間を減らすために構造の再現性を利用する解決方法を見つけることが有益であろう。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本開示における以下の発明の概要は、本発明の一部の態様及び特徴に対して基本的な理解をするために含まれる。この発明の概要は、本発明の広範な概要ではなく、また本発明のキーになる若しくは重要な要素を具体的に特定すること、又は本発明の範囲を示すこと、を意図するものではない。その唯一の目的は、以下に示されるより詳細な説明の前置きとして、本発明のいくつかのコンセプトを単純化した形態で示すことである。
【００１３】
開示される実施形態によれば、ナノプロービングの操作のための様々な改良が提供される。実施形態は、より簡単に、かつより迅速に適切なターゲット上にランディングさせ、試験期間の間にプローブ先端とターゲットの間で適切な位置合わせを維持させ、また、適切な試験を選択して実行させる。更なる実施形態は、特に、試料が粒子線装置の様々な顕微鏡の中に移動される時、簡単なターゲット取得を提供する。
【００１４】
開示される実施形態によれば、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）とナノプローブの組み合わせにより被試験半導体デバイス（ＤＵＴ）を試験するために方法は提供される。その方法は、ＤＵＴにおける対象領域（ＲＯＩ）のＳＥＭ画像を得る工程と、ＲＯＩのＣＡＤ設計画像を得る工程と、接触ターゲットを識別するためにＣＡＤ設計画像をＳＥＭ画像と位置合わせする工程と、接触ターゲットに対応する例えばネットリストの電気設計が得られ、どの接触ターゲットは試験ターゲットとして選択されるべきであることを確定するために電気設計を用いる工程と、試験ターゲットのそれぞれの上にナノプローブをランディングさせ、ナノプローブと試験ターゲットのそれぞれの間で電気コンタクトを形成するためにナノプローブをナビゲートする工程と、を含む。実施形態において、更なる工程は、ナノプローブにより実行される利用可能な電気試験のリストから少なくとも一つの電気試験を選択するために電気設計を検査する工程を含んでもよい。また、例えばダイヤプローブの先端の硬化プローブの先端は、例えば、更なる調査を必要とされる対象領域におけるインディシアを引っかくことによりマークするために用いられ得る。これは、更なる試験でこれらのＲＯＩを見つけて位置合わせするのに役に立つ。
【００１５】
開示される実施形態によれば、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）とナノプローブの組み合わせにより被試験半導体デバイス（ＤＵＴ）を試験するために方法は提供される。その方法は、ＤＵＴにおける対象領域（ＲＯＩ）のＳＥＭ画像を得る工程と、ＲＯＩにおけるターゲット領域を選択する工程と、ナノプローブをターゲット領域にナビゲートする工程と、ターゲット領域においてターゲット跡を引っかくためにナノプローブを用いる工程と、を含む。該方法において、工程は強化された先端を有するナノプローブを選択することを含んでもよい。該方法において、強化された先端は、ダイヤ、炭化けい素、または他の硬化材料を含んでもよい。
【００１６】
開示される実施形態によれば、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）とナノプローブの組み合わせにより被試験半導体デバイス（ＤＵＴ）を試験するために方法は提供される。その方法は、ＤＵＴにおける対象領域（ＲＯＩ）のＳＥＭ画像を得る工程と、ＲＯＩ内の接触ターゲットを識別する工程と、電位を接触ターゲットに与えることによりパラメトリック試験を選択して実行される工程と、パラメトリック試験を終える必要な時間を確定し、該時間を閾値時間と比較する工程と、試験時間は閾値時間を超える時、パラメトリック試験を閾値時間より短い試験時間を有する複数のサブテストに分ける工程と、ナノプローブをナビゲートして接触ターゲットを接触し、複数のサブテストを実行する工程と、を含む。それぞれの該サブテストの間に、接触ターゲットからナノプローバを上昇させ、必要がある場合、ナノプローブのアライメントをそれらの接触ターゲットに対して修正し、また、ナノプローブにより接触ターゲットを再接触する工程を実行する。
【００１７】
試験を確定して実行される工程は、プロセスにおいて第一工程とすることができる。デバイス又はＤＵＴの特性解析を実行する場合、統計的理由のために一定数の試験が決められ得、次に、サブテストが決められ、それから、試験のためのＲＯＩが識別され、その後、ＳＥＭにより試験サイトが撮像される。データが得られた後、局所的な変動をチェックする要求が生じる可能性がある。プロセスをデバッグする場合、プロセス工程は類似してもよい。ＳＥＭ画像は、ターゲット領域が適切に準備されたことを確認するために用いられ得る。ＤＵＴの故障分析の場合、ＲＯＩはＡＴＥ試験結果のような他の試験結果から確定される可能性がある。
【００１８】
開示される実施形態によれば、被試験半導体デバイス（ＤＵＴ）を試験するために提供されるナノプローブは、駆動信号を受信し、該駆動信号に対応して動作を行うように構成されるアクチュエータと、アクチュエータに結合され、アクチュエータにより行われる動作により移動させるように構成されるアームと、複数のナノ先端を備えるプローブヘッドと、を含む。該複数のナノ先端（針）のそれぞれは、対応する配向で配置された複数のターゲットを接触するため、複数のナノ先端が幾何配向を形成するように、固定配向でプローブヘッドに固定的に取り付けられる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
本発明のその他の態様及び特徴は、以下の図面を参照して記載される発明の詳細な説明から明白になる。発明の詳細な説明及び図面は、添付の特許請求の範囲によって規定される本発明の、種々の実施形態の非限定的な種々の実施例を表すということが言及される必要がある。
【００２０】
本明細書に包含され、その一部を構成する添付の図面は、本発明の実施形態を例示し、発明の詳細な説明と共に本発明の原理を説明し描出する役割を担う。図面は模式的に例示の実施形態の主要な特徴を示すことが意図されている。また、図面では、実際の実施形態のすべての特徴や、描かれる要素の相対的なサイズが提示されることは意図されていない。そして、図面は正確な縮尺率ではない。
【００２１】
【図１】一実施形態にしたがって、ＣＤ ＳＥＭ及びナノプローブの統合のための実施形態を示す。
【図２】複数のナノプローブの先端は被試験デバイスを接触することを示す概念図である。
【図３】ナノプローブの先端はＤＵＴを接触するＳＥＭ画像を示す。
【図４】固定配向での複数のナノプローブの先端を有するナノプローブヘッドの実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の種々の特徴は、ナノプローブにより半導体デバイスのパラメトリック試験を提供するためにハードウェア、ソフトウェア、又は、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせにより実施される。プロービングされるデバイスは、マイクロチップ、ダイ、ウエハー片、又はフルウエハーの形であってもよい。一般に、プロービングされるデバイスはマイクロチップの形である時、それらはデカプセルされ、また、接触ターゲットを暴露するために、たまに一部の層が取り外される。接触ターゲットは、電気試験信号をデバイスに与えるために用いられる。種々の開示される実施形態は、ナノプローブと接触ターゲットとの間に適切に接触させるために、改善されたプロセスを提供する。種々の実施形態及び特徴は、図１に示されるテスタの配置を参照して説明される。開示されるプロセスは、自動、半自動（すなわち、実行するために幾つかのユーザ入力が必要）、または手動（すなわち、ユーザによる指示に従って実行される）の種々の工程を利用してもよい。
【００２３】
図１を参照すると、本発明の実施例にしたがって、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）ナノプローブ１０は、真空チャンバ３２内に収容された、電子銃１２と、一組の走査コイル１４、１６、１８、２０と、試料ステージ２２と、一組のナノプローブ２４、２６、２８、３０と、を含む。電子銃１２は、陰極から放射電流を抽出する相対的に大きい電位差を造り出すため、及び、それにより、電界放射または熱電子放射のいずれかによって一次電子ビーム２５を生成するために、加速電圧が与えられる、陽極及び陰極（図示せず）を含む。ＳＥＭナノプローブ１０の真空チャンバ３２内に配置されているカラム３３は、電子銃１２から試料ステージ２２への進行経路における一次電子ビーム２５を集束させたり、コリメート（ｃｏｌｌｉｍａｔｅ）したりする電子光学として集合的に操作する種々の集光レンズ、対物レンズ、開口を特徴とする。走査コイル１４、１６、１８、２０も真空チャンバ３２内に配置されている。試料ステージ２２は、一次電子ビーム２５の視野内に試料３６において異なる対象領域を位置付けるために、ステージ制御器３４の管理下で移動可能である。試料３６は、故障の根本的原因を分析するためにＳＥＭナノプローブ１０での電気プロービングのために準備された集積回路が載置されるダイであってもよい。あるいは、試料３６は、複数の製品チップが載置されているウエハーであってもよい。
【００２４】
本明細書では、一次電子ビーム２５の使用に関して記載されるが、本発明の実施形態が、ナノプロービングと共に、陽イオンを含む集束イオンビームの使用、又は別のタイプの集束荷電粒子ビームの使用についても適用してもよいことを当業者は理解するであろう。ＳＥＭナノプローブ１０に対する変更は、イオンビームの制御が磁力ではなく静電であるための陽イオンのような他のタイプの荷電粒子と共に使用するツールを変換する必要があることを当業者が理解するであろう。さらに、デバイス１０は、ＳＥＭと、例えば集束イオンビーム、プラズマイオンビームなどのようなイオンビームカラムとの両方を含んでもよい。あるいは、ＳＥＭカラムは真空チャンバ３２内にあってもよいが、イオンビームカラムは隣接の真空チャンバに位置してもよい。
【００２５】
走査コイル１４、１６、１８、２０は、カラム３３内に、電子銃１２と試料ステージ２２の間に配置される。走査コイル１４、１６、１８、２０は、試料３６の表面における対象領域にわたって二次元で一次電子ビーム２５を走査するように駆動される。そのため、一組の走査コイル１４、１６は、試料３６の表面に対して第一方向に一次電子ビーム２５を偏向させるように構成され、もう一組の走査コイル１８、２０は、試料３６の表面に対して該第一方向と直交する第二方向に一次電子ビーム２５を偏向させるように構成されている。
【００２６】
一次電子ビーム２５により照射される場合、二次電子３５は試料３６から放射される。二次電子３５は、一次電子ビーム２５と試料３６の表面における原子、又は試料３６の表面付近における原子の相互作用により生成される。二次電子３５は真空チャンバ３２内に配置される二次電子検出器３８により収集される。典型的に、二次電子検出器３８は、収集された二次電子３５を閃光に変換する蛍光体又はシンチレータ（ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｏｒ）と、これらの閃光を増幅電気信号に変換する光電子増倍器と、を含む。二次電子検出器３８は、二次電子３５を引き付けるために正バイアスがかけられる。
【００２７】
増幅電気信号は二次電子検出器３８から出力し、画像表示制御装置４０により映像信号に変換する。試料３６の視野の二次電子画像として表示されるように該映像信号は映像表示装置４２に供給される。二次電子画像は、一次電子ビーム２５と試料３６の表面との相互作用により誘導された二次電子放射の二次元強度分布または二次元強度マップを含む。映像表示装置４２に表示される二次電子画像における個々の画素の強度は、試料３６における対応位置から二次電子検出器３８に到達する二次電子３５の数に依存する。あるいは、試料３６からの二次電子画像は、映像表示装置４２に表示される前に離散的画素にデジタル化され得、デジタル形式で制御装置６４の記憶装置７０に保存され得る。試料３６における任意の点から放射される二次電子３５の数は、一次電子ビーム２５及び試料のトポグラフィーに露光される材料のタイプに依存する。
【００２８】
一次電子ビーム２５の進行経路は、ＳＥＭナノプローブ１０のカラム３３における走査コイル１４、１６、１８、２０を通過する。走査コイル１４、１６、１８、２０がＸ軸及びＹ軸で一次電子ビーム２５を偏向させるように協力するので、一次電子ビーム２５は、走査コイル１４、１６、１８、２０からの下流に、試料３６の表面に対して予め設定されたパターンにおいて走査する。電子ビーム制御装置４４は、励起電圧に与えられる走査コイル１４、１６、１８、２０により一次電子ビーム２５の偏向を監視し、かつ制御するように構成されている。そのため、電子ビーム制御装置４４は、一次電子ビーム２５のラスタースキャン、一次電子ビーム２５のベクタースキャン、ビームのドウェル（ｄｗｅｌｌ）又は掃引（ｓｗｅｅｐ）のタイミング、ビームブランキングを実行可能にすることにより予め設定されたパターンを生成するように構成されている。
【００２９】
ＳＥＭナノプローブ１０は、一次電子ビーム２５、ならびに、試料ステージ２２の操作、二次電子画像、電気プロービングを制御かつ管理するために用いられる種々の制御モジュールを含む。ラスタースキャンの場合、電子ビーム制御装置４４における走査信号生成回路４６からの最終倍率に対応する振幅を有する二次元走査信号は走査コイル１４、１６、１８、２０に提供され得る。電子ビーム制御装置４４のラスター制御モジュール４８は、一組のラスタースキャンの開始角であり、掃引速度（又は、ドウェルレート及びステップレート）であり、ラスタースキャン線の初期位置及び末端位置であり、連続的なラスタースキャン線の間の間隔であり、ラスターボックスの高さであることを走査信号生成回路４６に示すように構成されている。電子ビーム制御装置４４のベクター制御モジュール５０は、ベクター始点、ベクター方向、ベクター終点、及び一次電子ビーム２５のベクタースキャン線に対する掃引速度を走査信号生成回路４６に示すように構成されている。
【００３０】
電子ビーム制御装置４４のビームブランキング制御モジュール５２は、一次電子ビーム２５がラスタースキャン又はベクタースキャンで試料３６を横切って移動する時、一次電子ビーム２５のブランキングに対する開始位置及び停止位置を設定するように構成されている。ビームブランキング制御モジュール５２は、一次電子ビーム２５がカラム３３における下流側の開口絞り５７上に横方向に偏向させるために、電圧を一組の偏向板５３、５５に与えてもよく、それによって、一次電子ビーム２５をブランキングするので、一次電子は試料３６に入射されない。偏向板５３、５５から電圧を取り外すことにより一次電子ビーム２５を元の場所に戻すので、一次電子ビーム２５は、開口絞り５７の開口を通って試料３６まで再びに進める。ビームブランキング制御モジュール５２は、一次電子ビーム２５をブランキング（ｂｌａｎｋ）するように操作された場合、一次電子ビーム２５の試料３６への進行がブロックされるため、試料３６からの二次電子放射は停止する。
【００３１】
ラスタースキャンモードにおいて、試料３６全体にわたる一次電子ビーム２５の移動は、走査線として知られている一連の水平ストリップに分割される。走査線はそれぞれ、固定増加量で（又は、連続掃引として）１本の軸に平行な線形経路に沿って始点から終点まで一次電子ビーム２５を偏向させるために、電子ビーム制御装置４４における走査信号生成回路４６が走査コイル１４、１６、１８、２０を操作させることにより実装される。一次電子ビーム２５は、始点と終点との間のそれぞれの介在点において、固定滞留時間に滞留できる。各走査線の終点において、一次電子ビーム２５の位置を第一軸に直交する第二軸に沿って増分的に前進する。ネット連続走査線（ｎｅｔ  ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ  ｓｃａｎ  ｌｉｎｅ）を開始するために、一次電子ビーム２５は第一軸の始点に戻ってもよく、又は、一次電子ビーム２５を反対方向に終点から始点に戻るように逆方向に偏向させてもよい。このプロセスは、すべてのラスタースキャン線が試料３６にトレースされ、一次電子ビーム２５が各走査線におけるすべての地点を滞留するまで続けられる。
【００３２】
ＳＥＭナノプローブ１０の画像表示制御装置４０は、映像表示装置４２の操作を管理する。二次電子画像９４（図３）は映像表示装置４２に定期的にリフレッシュされる。画像表示制御装置４０は、映像表示装置４２上に表示されるか、又は表示バッファ５４に格納されて映像表示装置４２に定期的に転送される二次電子画像９４と、電子ビーム制御装置４４及び走査コイル１４、１６、１８、２０によって引き起こされる一次電子ビーム２５の偏向とを、緊密に同期させる。したがって、映像表示装置４２上に結果として生じる二次電子画像９４は、試料３６での走査領域から放射される二次電子３５の強度の分布マップであり、これに密接にリンクされる。
【００３３】
画像表示制御装置４０は、映像表示装置４２上でＣＡＤレイアウトを二次電子画像９４に重畳させる機能と、電子ビーム制御装置４４により電子ビームを制御するためにこうした操作者定義情報を取り込むための機能と、を有する。画像表示制御装置４０は、電子ビーム視野に対して画像を拡縮するため、およびマスク、区域、またはＣＡＤレイアウトを拡縮するために、ＳＥＭ倍率に対する補償制御を含む。ナノプローブ２４、２６、２８、３０の先端を位置決めして試料３６での導電性部分と直接に接触させるために、二次電子画像９４によって、ナノプローブ２４、２６、２８、３０は電動ナノマニピュレータ５６、５８、６０、６２に操作される。この位置決めプロセスの間に、試料３６での接点の位置及び、必要に応じてプローブ２４、２６、２８、３０のリアルタイム位置が、二次電子画像９４によって監視される。プローブ２４、２６、２８、３０の先端が適切に位置決めされた場合、電気試験信号はプローブ２４、２６、２８、３０から試料３６での導電性部分に向けて送られる。当業者であれば理解されるように、ＳＥＭナノプローブ１０に関連付けられたプローブ２４、２６、２８、３０の正確な数は、図１に示された代表的な数と異なってもよい。この数は、電気テスト測定のタイプに従って、１から８までの範囲であってもよく、あるいは８よりも多くてもよい。
【００３４】
ＳＥＭナノプローブ１０の操作は、ステージ制御器３４、画像表示制御装置４０、および電子ビーム制御装置４４と電気的に結合される制御装置６４により調整かつ制御される。制御装置６４は、処理装置６６と、処理装置６６と結合されるメモリ６８と、を含む。処理装置６６は１つ以上の個別の処理装置（例えば、マイクロプロセッサ）を表してもよい。また、メモリ６８は、制御装置６４の主記憶を含むランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ならびに、例えばキャッシュメモリ、不揮発性メモリ又はバックアップメモリ（例えば、プログラマブルメモリ又はフラッシュメモリ）、読み取り専用メモリなどの任意の補助レベルのメモリを表してもよい。さらに、メモリ６８は、制御装置６４でのいずれかに物理的に配置されたメモリス記憶装置、例えば処理装置６６における任意のキャッシュメモリ、ならびに、例えば大容量記憶装置７０に格納されるなど、仮想メモリとして用いられる記憶容量を含むとみなされ得る。大容量記憶装置７０は１つ以上のデータベース７２を備えてもよいキャッシュ又は他のデータ記憶装置を含んでもよい。データベース７２は、例えば、本発明の実施態様で用いるためのＣＡＤナビゲーションデータ及びＣＡＤレイアウトデータを含んでもよい。
【００３５】
制御装置６４は、一般的に外部と情報を通信するため、多数の入力及び出力も受信する。ユーザまたは操作者とインターフェースするため、制御装置６４は一般的に、キーボード、マウス、トラックボール、ジョイスティック、タッチパッド、キーパッド、スタイラス、及び／又はマイクロフォン、またはそれらすべてなどのような１つ以上の入力装置と、ならびに、ＣＲＴモニタ、ＬＣＤ表示パネル、及び／又はスピーカー、またはそれらすべて、などのようなディスプレー、またはプリンタのような他のタイプの出力装置との、グラフィカルユーザーインターフェース７４を含む。制御装置６４とのインターフェースは、外部端子を通じて制御装置６４に直接または遠隔に接続され得、またはネットワーク７６、モデム、若しくは他のタイプの認識された通信装置により他のコンピュータを通じて制御装置６４と通信してもよい。制御装置６４はネットワークインターフェース７８を通じてネットワーク７６で通信する。
【００３６】
制御装置６４は、作業システム８０の制御下で操作し、様々なコンピュータソフトウェアアプリケーション、コンポーネント、プログラム、オブジェクト、モジュール、データ構造などを実行するか、さもなければそれらに依存する。一般に、本発明の実施例を実行するために実行されるルーチン、作業システムまたは特定アプリケーション、コンポーネント、プログラム、オブジェクト、モジュール、又は命令のシーケンスとして実行されるかどうかにかかわらず、本明細書では「コンピュータプログラムコード」、又は単に「プログラムコード」と称される。一般的に、コンピュータプログラムコードは、コンピュータにおける色々なメモリ及び記憶装置において任意の時点で常駐する１つ以上の命令を含み、該１つ以上の命令はコンピュータにおける１つ以上の処理装置によって読み込んで実行された場合、そのコンピュータに、本発明の様々な態様を具体化する工程または要素を実行するための必要な諸工程を実行させる。
【００３７】
ＳＥＭナノプローブ１０は、デバイスの種々の領域を試験するために種々の実施形態を用いるため、ユーザが指示及び設定によって、制御装置６４をプログラムする能力を提供してもよい。例えば、ユーザは、ユーザーインターフェイス７４を介してナノプローブに対する接触ターゲットを選択するために、命令を供給してもよい。あるいは、例えば、ネットワーク７６を通じて制御装置６４に動作可能に結合される他のコンピュータからのように、ターゲットの選択及び試験プロトコールの選択のための命令に遠隔で受けられ得る。
【００３８】
図２は、複数のナノプローブの先端２４、２６、２８、３０はデバイス３６における種々のターゲットを接触することが示される見取図である。デバイス構造８２は、例えば、電界効果トランジスタ又は複数の電界効果トランジスタを含むメモリセルなどであってもよい。ナノプローブ２４、２６、２８、３０の先端は、被試験デバイス（ＤＵＴ）のデバイス構造８２の電気特性のため、端子または接触ターゲット８４、８６、８８、９０と接触して設置される。接触ターゲットは実際にプローブ先端の自身より小さくてもよい。図３は、デバイス３６の対象領域ＲＯＩのＳＥＭ画像が示され、いくつかの接触及びいくつかのナノプローブの先端が示される。図３には、詳細は後述されるように、ユーザにより用いられ得るカーソル１００も示される。明確さのために、図３には、ＲＯＩに対応してＣＡＤ設計画像を重畳させる能力が示されない。
【００３９】
本発明の実施形態にしたがって、処理装置６６はネットワーク７６を介してデータベース１４８に問い合わせされ得る。あるいは、データベースからの適切なデータは、メモリ６８に送れ、またはメモリ６８上にダウンロードされる。データベース１４８におけるデータは、ＣＡＤの設計データの形、ネットリストの形、又は前記両方の形をとってもよい。一方、ＣＡＤの設計データ及びネットリストは、ネットワーク７６に独立して接続され得る二つの異なるデータベースに格納され得る。ＣＡＤの設計データは集積回路における各層の予定された幾何形状を示すが、ネットリストは電子設計の接続性を示す。つまり、単独のネットリストは、回路を作動させるため、すべての部品端子は電気的に一緒に接続されるべきリストである。それで、ＣＡＤの設計データはＳＥＭ画像に比較され得、且つ位置合わせ／整列され得る視覚画像を提供するが、ネットリストはＳＥＭ画像に示される各種素子に関連する電気接続性データを提供する。したがって、例えば、ネットリストは、接点８４が接点８６に電気的に接続されるべきであるか否か、また、どのような場合に接点８４が接点８６に電気的に接続されるべきであることを示してもよい。そのような情報は、ＣＡＤの設計データまたはＳＥＭ画像により直接に提供されない。接続性の知識はどの接触ターゲットがどの試験を実行するのに適切なことを確定するのを助ける。例えば、接続はデバイスの低く覆い隠される層にあってもよいのでＳＥＮに見えず、ネットリストは接点８４を接点８６と電気的に接続されるべきであることを示す場合、一つのナノプローブは接点８４に電位を与えてもよく、二つの接点が実際に電気的に接続されていることを確認するために、別のナノプローブは接点８６の電位をチェックするために用いられ得る。
【００４０】
別の実施形態によれば、ＳＥＭは電圧コントラスト画像を生成するために用いられ、電圧コントラスト画像はターゲットを識別するために用いられる。具体的に、この実施形態によれば、電位はウエハーに与えられる。例えば、電位はウエハーの支持具によりウエハーに与えられ得、該ウエハーの支持具は、ウエハーに電位を与える電極を含む。言うまでもなく、電位は０Ｖ、すなわち接地電位とすることができる。別の実施形態によれば、１つ以上のナノプローブの先端は、ウエハー内の導電素子を接触してもよく、電位を与えてもよい。その後、ＳＥＭカラムは、ＲＯＩにわたって電子ビームを走査し、ＲＯＩから出る二次電子を収集するために用いられる。二次電子の量は、電位が与えられる領域及び電位から絶縁される領域によって異なる。したがって、電圧コントラスト画像は二次電子から生成され、与えられる電位にある領域は電位から絶縁される領域と異なる強度で現れる。本明細書で、このような実施形態はアクティブ電圧コントラストとして称される。ナノプローブの先端により与えられる電圧が変化する実施形態は、本明細書で動的電圧コントラストとして称される。その後、電圧コントラスト画像はナノプローブの先端に対するターゲットを識別するために用いられる。別の実施形態によれば、電圧コントラスト画像は、適切なターゲットをより識別するために、ＳＥＭトポグラフィー画像またはＣＡＤ画像に重畳され得る。また、ネットリストは、適切なターゲットを識別するために、電圧コントラスト画像と共に用いられ得る。
【００４１】
一実施形態によれば、ウエハーの支持具によりウエハーに電位を与える時、ＲＯＩにわたって電子ビームを走査することにより静止形電圧コントラスト画像が得られる。その後、ナノプローブによりウエハーに電位を与える時、ＲＯＩを走査することによりアクティブ電圧コントラスト画像または動的電圧コントラスト画像が得られる。それから、ＤＵＴにおける欠陥のタイプ及び位置を確定するために、アクティブ画像または動的画像は静止形電圧コントラスト画像に比較される。
【００４２】
一実施形態によれば、処理装置６６によって自動ターゲット捕捉が達成される。一実施例によれば、処理装置はプロセスを実行し、該処理装置はＲＯＩのＳＥＭ画像を生成するためにＳＥＭを操作する。その後、処理装置は、ＤＵＴの残りに対するＲＯＩの位置を識別するために、ＳＥＭ画像とＣＡＤの設計データを比較する。処理装置はＲＯＩの位置を識別すると、例えば接点８４、８６、及び線９２のＲＯＩ内の素子を識別する。その後、処理装置は、電気試験を実行するためにＲＯＩ内のどの素子がナノプローブにより接触されるべきであることを確定するため、ネットリストに問い合わせされる。処理装置はどの素子が接触されるべきであることを確定すると、処理装置は各素子にナノプローブを割り当てる。なお、ナノプローブの割り当ては、ユーザがカーソル１００を操作し、異なる素子及びプローバをクリックすることにより実行され得る。ナノプローブは、それらのそれぞれの素子に割り当てられると、処理装置６６は、各ナノプローブに対する動きベクトルを計算し、ナノプローブの衝突をもたらさない動きベクトルに従う移動を確保するためにチェックする。衝突が検出されない時、処理装置６６は各ナノプローブの先端を割り当てられた素子に向かって移動させるために、動きベクトルを各ナノプローブに出す。上記の各工程は、自動的、半自動的（すなわち、幾つかのユーザー入力を有する）、または手動的に実行される。
【００４３】
更なる実施形態によれば、処理装置はＲＯＩのためのＣＡＤの設計データが得られると、処理装置は、ＣＡＤの設計データにより示される設計に依存し、パラメトリック試験のライブラリからパラメトリック試験を選択する。例えば、処理装置６６は、ＣＡＤの設計データがＳＲＡＭ、ダイオード、メモリセルなどを含むＲＯＩを示すか否かに依存し異なるパラメトリック試験を選択してもよい。また、ＣＡＤの設計データに依存し、処理装置はパラメトリック試験で用いられるためのナノプローブの数を選択してもよい。あるいは、ネットリストから受けられる情報に従って試験が選択される。
【００４４】
上記に示されるように、試料内の単独の素子をさらに調査し、または更なる調査のため、試料を準備するために、試料は別のデバイスに移送される必要がある場合はあってもよい。しかし、昨今の技術において、素子はナノサイズであり、最先端粒子顕微鏡を用いても素子を見つけるのは難しい。したがって、一実施形態によれば、対象領域のターゲットを取得し、試料がさらに調査される必要があってもよいことを確定する場合、処理装置は以下のプロセスに従う。処理装置は、ＲＯＩ内の安全な領域を確定する。安全な領域は、例えばカーソル１００を用いる等のユーザが位置を示すことにより、または処理装置が自動的、半自動的に確定を実行することにより、またはＣＡＤの設計データの問い合わせと共に、確定され得る。安全な位置は、電気回路の部分ではない位置として定義される。例えば、図３に示される領域１０５のような絶縁領域であってもよい。その後、処理装置は、ナノプローブの一つが安全な領域に向かって移動するように動きベクトルを送る。ナノプローブは安全な領域に達すると、処理装置は、ナノプローブが同じの領域において跡を引っかくためにナノプローブに命令を出す。そのために、一実施形態によれば、ナノプローブの一つは、例えばダイヤ、炭化けい素（ＳｉＣ）、ジルコニア、Ａｌ２Ｏ３または他の硬質材料からなる例えば硬化先端の特殊な先端を取り付け、このナノプローブは、試料を引っかくために用いられる唯一のナノプローブである。したがって、例えば、装置１０は、例えばダングステン製の導電性先端を有する複数のナノプローブを含んでもよいが、パラメトリック試験に用いられず、絶縁体からなってもよい硬化先端を有する１つ以上の先端も含んでもよい。あるいは、先端の鈍化または屈曲によるより早く交換する必要とする可能性があっても、導電性先端を有するナノプローブの一つは、引っかきのために用いられ得る。その後、引っかいた跡は、ＲＯＩ及び／又はＲＯＩ内のターゲットをより早速で見つけたり、識別したりするために他の粒子顕微鏡または光学顕微鏡により用いられ得る。
【００４５】
前記プロセスから、本発明の実施形態は、試料内で対象領域を撮像する工程と、ＲＯＩをマーキングするために安全な領域を識別する工程と、安全な領域で跡を引っかくためにナノプローブを用いる工程と、試料を、例えば集束イオンビームの他ステーションに移送する工程と、例えば光学顕微鏡または粒子線顕微鏡の顕微鏡を用いて引っかきをサーチすることにより次のステーションでＲＯＩを取得する工程と、を含む、試料を調査する方法を含んでもよい。第二のステーションは撮像具を含まないが、第二のステーションは、例えば領域から層を取り外し、領域をデプロセスするために用いられる場合、安全のマーキング領域はデプロセスされた領域の外側にある必要がある。
【００４６】
ＤＵＴのプローブは、硬化プローブを用いて更なる対象領域をマーキングする工程を含む。この実施形態によれば、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）とナノプローブの組み合わせは、ＤＵＴにおける対象領域（ＲＯＩ）のＳＥＭ画像を得る工程と、ＲＯＩのＣＡＤ設計画像を得る工程と、接触ターゲットを識別するためにＳＥＭ画像によりＣＡＤの設計画像を位置合わせする工程と、接触ターゲットに対応する電子設計を得、どの接触ターゲットが試験ターゲットとして選択されるべきであることを確定するために該電子設計を用いる工程と、試験ターゲットのそれぞれの上にナノプローブをランディング（ｌａｎｄ）させ、ナノプローブと試験ターゲットのそれぞれの間で電気的接触を形成するためにナノプローブをナビゲートする工程と、更なる調査が必要な任意のＲＯＩにおいて跡を付けるために、硬化先端を有するナノプローブを用いる工程と、を含む工程によりＤＵＴをプローブするために用いられる。電子設計はネットリストの形としてもよい。
【００４７】
別の実施形態によれば、例えば熱変動による試料のドリフトまたはシステムの部品のドリフトのシステムにおける自然なドリフトを克服するために以下の方法が実行される。一実施例において、実行される試験のタイプが確定されると、試験全体を実行する必要な時間が確定される。その後、該時間は閾値時間と比較される。閾値時間は、予期されたドリフト時間または可能なドリフト時間にしたがって計算され得る。例えば、試料の材料に依存し、５秒以内に、接触素子を接触する先端を変形させ、または接触素子から離れて滑らせるためにドリフトは十分な大きくてもよいことが確定され得る。したがって、閾値時間は４秒または５秒が設定され得る。試験時間はドリフト時間より長いことを確定する場合、試験はいくつかのサブテストに分けられ、各サブテストはすべての試験時間のサブ時間が必要である。例えば、試験全体を終えるのに３０秒かかることを確定する場合、試験は６つのサブテストに分けられ得、各サブテストを終えるのに５秒かかる。その後、各サブテストの間に、先端をそれらの接触素子から上昇させ、ＲＯＩが撮像され、ドリフトが検出された場合、ナノプローブのアライメントがそれらの各ランディングターゲットに対して修正され、先端は次のサブテストのため、それらの各接触素子上に再ランディングさせる。
【００４８】
上記の方法において、各サブテストはＲＯＩ内に異なる素子を試験してもよいので、各サブテストは異なる数のナノプローブが必要をしてもよい。この場合、各サブテストに対して、そのようなサブテストに参加する接触素子の数を識別することにより方法が進行される。その後、ナノプローブをそれらの接触素子に割り当てることにより方法が進行される。それから、各サブテストに対して、特定のサブテストのみが必要であるので、ナノプローブの部分のみは割り当てられた素子上にランディングされる。各サブテスト終了時に、ランディングされたナノプローブは接触素子から上昇させ、次のサブテストを行うために、次のナノプローブの部分集合は次の接触素子の部分集合の上にランディングされる。
【００４９】
本発明の別の実施形態はナノプローブに対する接触素子の予期された幾何学的配置の「優先度」知識によりターゲット捕捉のために時間を短縮するのを助ける。例えば、図２に示されることに関して、設計構造８２は試料全体にわたって何度も反復され得る。設計構造８２も同じチップ設計または類似チップ設計の他の試料において何度も反復され得る。したがって、この実施形態によれば、設計が接触素子の関連した幾何形状及び割り当てられたナノプローブのための動きベクトルと共に、例えば記憶装置７０及びデータベース１４８のメモリ記憶装置に格納される。例えば、素子８２の画像はダイに現れるような数字６をまねる幾何形状、すなわち三点のそれぞれの２つの平行な列である幾何形状と、関連した動きベクトル及び該関連した動きベクトルのそれぞれに割り当てられたナノプローブと共に格納される。その後、特定の形状はＳＥＭの視野において認識される時、パターンがすぐに認識され、動きベクトルが割り当てられたナノプローブに送られ得る。
【００５０】
一方、図４は反復パターン配置を試験するために特別に製造される別の実施形態を示す。図４でナノプローブは、例えばマニピュレータ５６のようなマイクロマニピュレータを含む。プローブアーム５１は、動きベクトルにしたがってマニピュレータがアーム５１を動かすことができるように、マニピュレータ５６の一端に取り付けられる。プローブヘッド５９は、アーム５１の他端に取り付けられ、本明細書でたまにナノプローブカードと称される。プローブヘッド５９は、固定的にプローブヘッド５９に取り付けられた複数のプローブ先端６１を有する。プローブ先端６１は、接触素子の特定幾何に対応するように単一の特定配向でプローブヘッド５９に取り付けられる。図４の実施例において、四つのプローブ先端６１は、ＤＵＴ３６の接触素子８１の配置に対応する固定配向でプローブヘッド５９に取り付けられる。プローブ先端６１は、単一配向でプローブヘッド５９に固定的に取り付けられるので、この特定のプローブヘッドは接触素子８１を利用する試験のみのために用いられ得る。しかし、必要がある場合、他の接触素子を接触するために、システムにおける他の標準のナノプローブを用いることができる。しかし、素子８１のように配置された接触素子を有する任意のデバイスに対して、この特定のプローブヘッドは用いることができる。この配置は、単一のアクチュエータ５６により四つのナノプローブ同時にランディングすることができる利点を有する。
【００５１】
図４の実施形態において、プローブ先端６１のそれぞれに対して、四本の離れたリード線８３が提供される。このように、各プローブ先端はその接触素子に異なる電流または信号を別々に供給することができる。言うまでもなく、すべての接点は同じの電流または試験信号により駆動される場合、一本のリード線８３は四つの先端６１に電力を供給するために用いることができる。
【００５２】
図４にも、交換用プローブヘッド５９′の供給が示される。図４には、プローブヘッドにおける急速切断連結器９８の供給が表示される。対応する切断連結器は５１に提供されるが、図４に表示されない。切断連結器の供給は、異なるターゲットを試験し、または異なる試験を行うため、プローブヘッドの交換を可能とする。
【００５３】
この実施例に示されるように、交換用プローブヘッド５９′は、下側の四つの接触素子８１の二つを接触するように設計される二つのプローブ先端と、接触素子８１′に向けてランディングする二つのプローブ先端６１′と、を有する。したがって、一実施形態によれば、プローブヘッドがアーム５１から取り外し可能であり、他のプローブヘッドを交換することができる。また、一実施形態によれば、それぞれのＤＵＴは、特定のＤＵＴにある素子を試験するため、特定して製造された一組のプローブヘッド５９を有する。したがって、試験のためにＤＵＴが選択される場合、一組のプローブヘッドが特定のＤＵＴに割り当てられることを確定し、該一組のプローブヘッドがそれぞれのプローブアームに取り付けられる。
【００５４】
別の実施形態によれば、図４にも示され、アライメントターゲットはプローブヘッドの表面に提供される。これはプローブヘッド５９′のみに示されるが、任意のプローブヘッドにおいて提供することができる。アライメントターゲットはＳＥＭ及び他の粒子顕微鏡により視認できるように配置されている。これは変化トポグラフィーまたは変化材料により実行され得る。例えば、プローブヘッド５９はセラミック材料からなってもよいが、ターゲット９３は金のような堆積された導体または埋め込み導体であってもよい。マニピュレータ５６は、プローブ先端を整列させてそれらのターゲット上にランディングするためにアームを移動させる場合、ＳＥＭはプローブヘッドを撮像するために用いられ、アライメントターゲットを、全てのプローブ先端がそれらの接触素子に確かにランディングすることを確保するために用いる。
【００５５】
上記の実施形態において、プローブ先端はそれらの各ターゲット上にランディングされた後、制御装置は試験信号をそれぞれのプローバに転送する。試験信号は、簡単な正電位、負電位、若しくは接地電位であってもよく、または実際に変化アナログ信号、変化デジタル信号、若しくはこれらの組み合わせであってもよい。それらの信号はプローブ先端に転送される時、任意のプローブ先端における試験信号への導電経路を有する回路での領域及び素子はその電位を想定する。素子または領域は試験信号電位にあるといえる。この間にＳＥＭカラムは、ＲＯＩにわたって電子ビームを走査し、ＲＯＩから放射する二次電子を収集するために操作される。二次電子は、ＲＯＩ内の領域または素子の電位と関連し、該二次電子がプローブの電圧コントラスト画像を生成するために用いることができる。このプローブの電圧コントラスト画像を先端がターゲット上にランディングされる前に生成された電圧コントラスト画像に比較することができ、それによって、電気回路での配線欠陥を調査する。
【００５６】
本明細書において使用される専門用語は、特定の実施形態を記載する目的のためだけであり、本発明の限定となることを意図しない。本明細書において使用される単数形「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、文脈がそうでないと明確に示さなければ複数形を同様に含んで意味する。さらに、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、及び／又は「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、本明細書において使用されるとき、提示される特徴、整数、ステップ、操作、要素、及び／又はコンポーネントの存在を指定するが、１つ以上のその他の特徴、整数、ステップ、操作、要素、コンポーネント、及び／又はグループの存在又は追加を排除するものではないことを理解されたい。さらに用語「含む(ｉｎｃｌｕｄｅｓ)」、「有している(ｈａｖｉｎｇ)」、「有する(ｈａｓ)」、「有する(ｗｉｔｈ)」またはそれらの変形は、詳細な記載および/または特許請求の範囲のいずれにおいても使用され、そのような用語は用語「含む(ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ)」と同様の様式で包括的であることを意図する。また、本発明の実施形態における特徴物は、図面上において必ずしも一定の比率で図示されているわけではないことも、理解されるであろう。
【００５７】
開示されたプロセスのための示された工程は、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、手動の工程は、実質的にユーザ入力に依存してもよい。プロセスの部分的に自動化した実施形態は、このプロセスの作用および／または決定のサブセットを自動的に実行してもよいが、作用および／または決定の残りはユーザ入力に依存してもよい。部分的に自動化した実施形態の自動化した態様は、プロセスの始動、プロセスの実行、プロセスの監視および／または調整、（例えば、時間、電力、速度、力など）、プロセスの終了、および／またはプロセスの誤差を含んでもよい。前記プロセスの実質的に自動化した実施形態は、例えば、プロセス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、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。
【００５８】
以下の特許請求の範囲における全てのミーンズまたはステップ・プラス・ファンクション要素の対応する構造、材料、行為、および均等物は、具体的に特許請求したような他の特許請求した要素と組み合わせて機能を実行するための如何なる構造、材料、または行為を含むことが意図されている。本発明の記載は、例示および記述の目的のために提示したが、網羅的であることや、開示した形態に本発明を限定することは、意図していない。本発明の範囲および思想から逸脱することなく、当業者には多くの変更および変形が明らかであろう。実施形態は、本発明の原理および実際的な用途を最良に説明するため、更に、想定される特定の用途に適した様々な変更と共に様々な実施形態に関して当業者が本発明を理解することを可能とするために、選択し記載したものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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