DE602005002379T2

DE602005002379T2 - Benutzung einer Sonde in einer Teilchenstrahlvorrichtung

Info

Publication number: DE602005002379T2
Application number: DE602005002379T
Authority: DE
Inventors: Christof Dallas Baur; Robert J. Plano Folaron; Adam Dallas Hartman; Philip C. Murphy Foster; Jay C. Grapevine Nelson; Richard E Little Elm Stallcup
Original assignee: Zyvex Instruments LLC
Current assignee: FEI EFA Inc
Priority date: 2004-02-23
Filing date: 2005-02-23
Publication date: 2008-06-12
Anticipated expiration: 2025-02-24
Also published as: US7319336B2; EP1566647A1; US20080150557A1; US7675300B2; EP1566647B1; US20060192116A1; JP2005251745A; US7285778B2; DE602005002379D1; US20050184028A1; KR20060043141A; CN1696652A; US20050184236A1

Description

HINTERGRUND
Eine Ladungsteilchenstrahlvorrichtung (CPBD) wird häufig zur Untersuchung und Handhabung von Objekten im Mikro- und Nanobereich benötigt. Im Allgemeinen arbeitet eine CPBD mit einem Ladungsteilchenstrahl (CPB), um eine einer Untersuchung unterzogene Probe oder einen fokussierten Punkt bei der Untersuchung zu bestrahlen, wobei die Wellenlänge des CPB wesentlich kürzer ist als die Wellenlänge des Lichts, das in optischen Mikroskopen verwendet wird. Eine moderne CPBD kann Details auf Atomebene mit Subnanometer-Auflösung (z. B. eine bis ca. 0,1 mm kleine Auflösung) bei einer Vergrößerung bis zu einer Million betrachten. CPB-Mikroskope und andere, die in ähnlicher Weise verwendet werden können, umfassen unter anderem Rasterelektronenmikroskope (SEM), fokussierte Ionenstrahlmikroskope (FIB) und Transmissionselektronenmikroskope (TEM).
Ein Rasterelektronenmikroskop (SEM) ist eine andere Art eines CPB-Mikroskops. In einem beispielhaften SEM kann ein Strahl von Elektronen auf einen Punkt fokussiert werden (z. B. "Spot"-Modus) und über die Oberfläche des Prüflings schweifen. Detektoren sammeln die zurückgestreuten und sekundären Elektronen, die reflektiert werden oder anderweitig von der Oberfläche des Prüflings herstammen, und wandeln sie in ein Signal um, das für die Erzeugung eines realistischen, mehrdimensionalen Bildes des Prüflings verwendet wird. SEMs können für eine Vergrößerung bis etwa 200.000 und unter Umständen mehr sorgen.
Für manche Anwendungen kann eine Sonde oder eine Mehrzahl von Sonden in einem CPBD verwendet werden, um zusätzliche Daten, Eigenschaften und/oder Charakteristiken von Proben zu erfassen. Solche Sonden können auch zum Einsatz kommen, um Tests an oder mit Proben in der CPBD durchzuführen, um unter anderen Zwecken solche Daten, Eigenschaften und/oder Charakteristiken der Proben zu erfassen.
Jedoch kann es schwierig sein, eine Sonde oder einen Prüfling in einem SEM oder in einer anderen CPBD genau zu positionieren und/oder orientieren. Tatsächlich kann es Schwierigkeiten bereiten, sogar zwischen der Mehrzahl von Sonden zu unterscheiden, die zum Handhaben der Proben in dem CPBD verwendet werden. Ebenso kann es schwierig sein, einen adäquaten physischen und/oder elektrischen Kontakt zwischen einer Sonde und einem Kontaktpunkt an einer Probe zu verifizieren.
Das Dokument US-A-2003/0042921 betrifft ein Verfahren und ein System zur Untersuchung mit elektrischen Testsignalen an einem Prüfling einer integrierten Schaltung unter Verwendung eines Rasterelektronenmikroskops. Ein ferngesteuerter motorisierter Manipulator manipuliert eine Mehrzahl von Sonden, die an einer Oberfläche des Prüflings positioniert werden können.
Das Dokument US-A-5,117,110 beschreibt ein Rastertunnelmikroskop mit einem Mechanismus zum genauen Führen der Nadel des Mikroskops. Die Nadel wird mit Hilfe eines Arms positioniert, und die Probe wird auf einer Bühne befestigt, und beide können bewegt werden.
Das Dokument US-A-5,081,353 bezieht sich auf ein Rastertunnelmikroskop mit einer Sonde, die in einer Richtung allgemein senkrecht zu der Probenoberfläche bewegbar ist, und mit einer Probe, die auf einem Auflagetisch befestigt ist. Der Auflagetisch erlaubt auch eine Bewegung der Probe relativ zu der Sonde. Eine Bedienungsperson kann sowohl die Position der Probe als auch die Position der Sonde steuern/regeln.
Das Dokument JP-A-05018706 beschreibt ein Verfahren zum Reinigen einer Sonde, ohne die Sonde abzunehmen, durch das Anordnen eines elektrischen Heizgeräts, das mit der Sonde in Kontakt gebracht wird. Dieses Verfahren wird für Tunnelmikroskope angewendet.
Das Dokument JP-A-02072535 beschreibt ein Verfahren zum Schärfen einer Nadel, so dass der Krümmungsradius ihrer Spitze weniger als einige Mikron beträgt. Ein Strom wird kontinuierlich durch Leitungsdrähte geschickt, um ein Material zu formen. Der vordere Endabschnitt des Materials wird in einen Elektrolyten getaucht, und es wird gepulster Strom zugeführt, um die Nadelspitze zu formen.
ÜBERSICHT DER ERFINDUNG
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird für eine Vorrichtung gesorgt, umfassend: einen Lage-Controller, der konfiguriert ist, um von zumindest einem eines Prüflings (DUT) und einer Sonde in einer Kammer einer Ladungsteilchenstrahlvorrichtung (CPBD) die Lage zu steuern/regeln, einschließend eine Lage-Steuerung/Regelung durch eine zumindest teilweise Automatisierung von zumindest einer der folgenden Orientierungen: die Orientierung des DUT in der CPBD-Kammer zum Prüfen des DUT in der CPDB-Kammer; und die Orientierung der Sonde in der CPBD-Kammer, um von der Sonde und dem DUT zumindest eine/einen zu prüfen; und die relative Orientierung der Sonde und des DUT zum Herstellen eines Kontakts zwischen der Sonde und dem DUT in der CPBD-Kammer.
Vorzugsweise ist die Lage-Steuerung/Regelung durch eine zumindest teilweise Automatisierung eine Lage-Steuerung/Regelung durch eine wesentliche Automatisierung.
Vorzugsweise schließt die Lage-Steuerung/Regelung durch eine zumindest teilweise Automatisierung eine Lage-Steuerung/Regelung der Orientierung des DUT in der CPBD-Kammer, eine Lage-Steuerung/Regelung der Orientierung der Sonde in der CPBD-Kammer und eine Lage-Steuerung/Regelung der relativen Orientierung der Sonde und des DUT ein.
Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung ferner eine Manipulationsplattform, die für eine Verankerung in der CPBD-Kammer konfiguriert ist und die umfasst: eine Basis; und eine Bühne, die mit der Basis verbunden ist und die für die Aufnahme des DUT konfiguriert ist; eine Mehrzahl von Manipulatormodulen, deren jedes mit der Basis gekoppelt ist und konfiguriert ist, um von der Sonde und dem DUT zumindest eine/einen zu handhaben; und eine Schnittstelle, die konfiguriert ist für die Informationsübertragung zwischen dem Lage-Controller und einem der Mehrzahl von Manipulatormodulen; wobei die Lage-Steuerung/Regelung durch eine zumindest teilweise Automatisierung eine Lage-Steuerung/Regelung von zumindest einem der Mehrzahl von Manipulatormodulen einschließt.
In diesem Fall kann jedes der Mehrzahl von Manipulatormodulen einen Positionierer aufweisen, der einen abnehmbaren Endeffektor hat, der für ein Kontaktieren des DUT konfiguriert ist.
Vorzugsweise umfasst die Sonde: einen ersten leitenden Bereich; einen zweiten leitenden Bereich; und eine dielektrische Schicht, die den ersten und den zweiten leitenden Bereich elektrisch isoliert; wobei der erste und der zweite leitende Bereich konfiguriert sind, um elektrisch verbunden zu werden, indem die Sonde mit einem leitenden Bestandteil des DUT in der CPBD-Kammer in Kontakt gebracht wird.
Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung eine Lagerstruktur, die konfiguriert ist: zum Lagern von wenigstens einem Endeffektor in der CPBD-Kammer, wobei die Sonde eine Prüfsonde ist und der Endeffektor die Prüfsonde und eine Montagesonde aufweist, die sich in entgegengesetzte Richtungen erstrecken, wobei die Montagesonde für die Verbindung mit einem Positionierer konfiguriert ist; und zur Freigabe des wenigstens einen Endeffektors nach der Verbindung zwischen der Montagesonde und einer entsprechenden Montagefassung des Positionierers.
Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung eine Routine, die konfiguriert ist, um die Steuerung/Regelung von zumindest einer/eines von der CPBD, dem Lage-Controller und einer Messvorrichtung zumindest teilweise zu automatisieren, wobei die Messvorrichtung konfiguriert ist, um von der Sonde Informationen zu empfangen, die auf eine Charakteristik des DUT schließen lassen.
Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung ein Referenzsystem (RS), das konfiguriert ist, um die Sonde durch eine zumindest teilweise Automatisierung zumindest einer/einem der CPBD-Kammer und des Lage-Controllers räumlich zuzuordnen.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird für ein Verfahren gesorgt, umfassend: das Transferieren einer Sonde in eine Kammer einer Ladungsteilchenstrahlvorrichtung (CPBD); das Herstellen eines Kontakts zwischen der Sonde und einem Kontaktpunkt eines Prüflings (DUT), der in der CPBD-Kammer positioniert ist; und das Messen einer Charakteristik des DUT, während die Sonde den DUT-Kontaktpunkt kontaktiert; wobei von den Vorgängen des Transferierens, Kontaktierens und Messens wenigstens ein Vorgang über eine wesentliche Automatisierung erfolgt.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren ferner, dass von dem Vorbereiten, dem Konditionieren und dem Charakterisieren der Sonde zumindest ein Vorgang über eine wesentliche Automatisierung und in der CPBD-Kammer erfolgt.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren ferner das Austauschen der Sonde gegen eine zusätzliche Sonde, die in der CPBD-Kammer positioniert ist, wobei der Austausch über eine wesentliche Automatisierung erfolgt.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren zumindest einen der Vorgänge des Deprocessing und Präparierens des DUT vor der Herstellung des Kontakts zwischen der Sonde und dem Kontaktpunkt des DUT, wobei zumindest einer der Vorgänge des Deprocessing und Präparierens des DUT über eine wesentliche Automatisierung in der CPBD-Kammer erfolgt.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren ferner das Beurteilen einer elektrischen Qualität eines Kontakts zwischen der Sonde und einem Kontaktpunkt des DUT über eine wesentliche Automatisierung; und das Konditionieren der Sonde über eine wesentliche Automatisierung, wenn die beurteilte elektrische Qualität nicht in den Bereich vorgegebener Akzeptanzkriterien fällt.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren nach dem Messen der Charakteristik ferner: das Sammeln von Daten betreffend die Charakteristik; das Speichern der gesammelten Daten; das Verarbeiten der gespeicherten Daten; das elektronische Übertragen der verarbeiteten Daten an eine Vorrichtung, die konfiguriert ist für eine elektronische Kommunikation mit der CPBD; wobei von den Vorgängen des Sammelns, Speicherns, Verarbeitens und Übertragens zumindest einer über eine wesentliche Automatisierung erfolgt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird für ein Verfahren gesorgt, umfassend das Aussetzen einer von einer ersten und einer zweiten Sonde einem Ladungsteilchenstrahl (CPB) einer Ladungsteilchenstrahlvorrichtung (CPBD); und das Prüfen eines Stroms in zumindest einer von der ersten und der zweiten Sonde, wobei der Strom darauf schließen lässt, welche Sonde von der ersten und der zweiten Sonde dem CPB ausgesetzt ist.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren ferner: das Erhalten von Informationen betreffend die Handhabung der ersten und der zweiten Sonde; das Generieren einer Abtastung über eine zumindest teilweise Automatisierung, wobei die Abtastung einem Verschiebungsweg angenähert ist, der der Handhabung einer von der ersten und der zweiten Sonde zugeordnet ist; und das Bewegen der einen von der ersten und der zweiten Sonde im wesentlichen entlang des Verschiebungswegs in Richtung auf einen in der Information enthaltenen Zielort.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren ferner das Bestimmen eines Positionierungsfehlers auf der Grundlage eines durch die CPB in der exponierten Sonde der ersten und der zweiten Sonde induzierten Stroms; und das Bestimmen eines Berichtigungs-Antriebssignals auf der Grundlage des Positionierungsfehlers.
Gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegender Erfindung wird für ein Verfahren gesorgt, umfassend: das Leiten eines ersten elektrischen Signals zu wenigstens einer der Mehrzahl von Sonden, die jeweils in einer Kammer einer Ladungsteilchenstrahlvorrichtung (CPBD) positioniert sind; das Aussetzen zumindest einer der Mehrzahl von Sonden einem Ladungsteilchenstrahl (CPB) der (CPBD); und das Vergleichen eines zweiten elektrischen Signals mit dem ersten elektrischen Signal, um eine Charakteristik zu bestimmen, die zumindest einer der Mehrzahl von Sonden zugeordnet ist.
Vorzugsweise umfasst dieses Verfahren ferner: dass das Leiten des ersten elektrischen Signals zu wenigstens einer der Mehrzahl von Sonden das Leiten jedes einer Mehrzahl von ersten elektrischen Strömen zu einer entsprechenden Sonde der Mehrzahl von Sonden ist; dass das Aussetzen zumindest einer der Mehrzahl von Sonden dem CPB das Aussetzen einer ausgewählten Sonde der Mehrzahl von Sonden dem CPB ist; dass das zweite elektrische Signal eine Mehrzahl von zweiten elektrischen Strömen ist, deren jeder von einer entsprechenden Sonde der Mehrzahl von Sonden gemessen wird; und dass das Ver gleichen des zweiten elektrischen Signals mit dem ersten elektrischen Signal zum Bestimmen einer Charakteristik, die zumindest einer Sonde der Mehrzahl von Sonden zugeordnet ist, das Prüfen der Mehrzahl von zweiten elektrischen Strömen ist, um zu bestimmen, welche Sonde der Mehrzahl von Sonden die ausgewählte Sonde der Mehrzahl der dem CPB ausgesetzten Sonden ist.
Vorzugsweise umfasst dieses Verfahren ferner: dass das Leiten eines ersten elektrischen Signals zu wenigstens einer der Mehrzahl von Sonden das Leiten eines erzeugten Signals zu einer ausgewählten Sonde der Mehrzahl von Sonden ist; dass das Aussetzen wenigstens einer Sonde der Mehrzahl von Sonden dem CPB das Aussetzen jeder der Mehrzahl von Sonden dem CPB ist; dass das Vergleichen des zweiten elektrischen Signals mit dem ersten elektrischen Signal zum Bestimmen einer Charakteristik, die zumindest einer Sonde der Mehrzahl von Sonden zugeordnet ist, das Vergleichen des erzeugten Signals mit einem Bildsignal ist, das durch die CPBD erzeugt wurde, um die ausgewählte Sonde der Mehrzahl von Sonden zu identifizieren, zu der das erzeugte Signal geleitet wurde, basierend auf einer einmaligen Darstellung der gewählten Sonde der Mehrzahl von Sonden relativ zu den Darstellungen von anderen Sonden der Mehrzahl von Sonden in dem Bildsignal.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren ferner: das Prüfen von wenigstens einer von einer Verschiebung und Bewegung eines der CPBD zugeordneten Bildsignals; und das Bestimmen eines/einer von einem Status und einer Statusänderung einer elektrischen Charakteristik von zumindest einer/einem von einer Umgebung der CPBD-Kammer, einer mit der CPBD angepeilten Probe und einer Sonde der Mehrzahl von in der CPBD-Kammer angeordneten Sonden, wobei die Bestimmung auf zumindest einer von Bildverschiebung und Bildbewegung basiert.
Gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird für ein Verfahren gesorgt, umfassend: das Positionieren einer ersten Sondenspitze einer ersten Sonde in der Nähe einer zweiten Sondenspitze einer zweiten Sonde; und das Erwärmen zumindest einer von der ersten und der zweiten Sondenspitze, so dass ein Bereich des Sondenmaterials, der zumindest eine von der ersten und der zweiten Sondenspitze bildet, disloziert wird, um von der ersten und der zweiten Sondenspitze zumindest die eine zu schärfen.
In diesem Fall kann das Verfahren ferner umfassen, dass die Positionierung die Herstellung eines direkten physischen Kontakts zwischen der ersten und der zweiten Sondenspitze umfasst.
Vorzugsweise können die Schritte des Erwärmens zumindest einen der folgenden Schritte einschließen: das Erwärmen wenigstens einer von der ersten und der zweiten Sondenspitze auf eine Temperatur in einem Bereich zwischen etwa 600°C und etwa 4000°C; das Anlegen einer Spannung über der ersten und der zweiten Sondenspitze, wobei die Spannung in einem Bereich zwischen etwa 1 Volt und etwa 500 Volt liegt; und das Einleiten eines Stroms in zumindest eine von der ersten und der zweiten Sondenspitze, wobei der Strom zwischen etwa 100 Nanoampere und etwa 10 Mikroampere liegt.
Vorzugsweise hat der Spitzenscheitel wenigstens einer von der ersten und der zweiten Probenspitze nach der zur Schärfung erfolgenden Erwärmung einen Krümmungsradius, der kleiner als circa 10 Nanometer ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung ist am besten anhand der nachstehenden Beschreibung im Zusammenhang mit den anliegenden Figuren zu verstehen. Dabei wird betont, dass gemäß der in der Industrie üblichen Praxis verschiedene Merkmale nicht maßstabsgetreu gezeichnet sind. Zur Verdeutlichung können die Dimensionen verschiedener Merkmale beliebig vergrößert oder verkleinert sein.
1 ist eine schematische Darstellung zumindest eines Abschnitts einer Ausführungsform der Vorrichtung gemäß den Aspekten der vorliegenden Offenbarung;
2 ist ein Blockdiagramm zumindest eines Abschnitts einer Ausführungsform der Vorrichtung gemäß den Aspekten der vorliegenden Offenbarung;
3A und 3B sind jeweils Flussdiagramme zumindest eines Abschnitts einer Ausführungsform eines Verfahrens gemäß den Aspekten der vorliegenden Offenbarung;
4 eine perspektivische Ansicht zumindest eines Abschnitts einer Ausführungsform der Vorrichtung gemäß den Aspekten der vorliegenden Offenbarung;
5 eine perspektivische Ansicht zumindest eines Abschnitts einer Ausführungsform der Vorrichtung gemäß den Aspekten der vorliegenden Offenbarung;
6 ist ein Flussdiagramm zumindest eines Abschnitts einer Ausführungsform gemäß den Aspekten der vorliegenden Offenbarung;
7 ist ein Blockdiagramm zumindest eines Abschnitts einer Ausführungsform der Vorrichtung gemäß den Aspekten der vorliegenden Offenbarung;
8 ist ein Blockdiagramm zumindest eines Abschnitts einer Ausführungsform der Vorrichtung gemäß den Aspekten der vorliegenden Offenbarung;
9 ist ein Flussdiagramm zumindest eines Abschnitts einer Ausführungsform des Verfahrens gemäß den Aspekten der vorliegenden Offenbarung;
10 ist ein Flussdiagramm zumindest eines Abschnitts einer Ausführungsform des Verfahrens gemäß den Aspekten der vorliegenden Offenbarung;
11 ist ein Flussdiagramm zumindest eines Abschnitts einer Ausführungsform des Verfahrens gemäß den Aspekten der vorliegenden Offenbarung;
12A–12C sind schematische Darstellungen verschiedener Stufen zumindest eines Abschnitts einer Ausführungsform eines Verfahrens gemäß den Aspekten der vorliegenden Offenbarung;
13A–13C sind Darstellungen einer Verschiebung in Bildern, die durch eine Ladungsteilchenstrahlvorrichtung gemäß den Aspekten der vorliegenden Offenbarung erzeugt wurden;
14 eine perspektivische Darstellung zumindest eines Abschnitts einer Ausführungsform der Vorrichtung gemäß den Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
DETAILBSCHREIBUNG
In der folgenden Beschreibung werden Ausführungsbeispiele von manuellen, teilautomatisierten und im wesentlichen automatisierten Vorrichtungen und Verfahren zur Untersuchung von einer oder mehreren Proben in einer La dungsteilchenstrahlvorrichtung (CPBD) beschrieben. Zum Beispiel kann eine solche Untersuchung die automatische Messung oder Detektion einer oder mehrerer Charakteristiken der Probe(n) umfassen oder unterstützen. Solche Charakteristiken können mechanische, elektrische, optische und/oder chemische Charakteristiken und/oder eine Kombination derselben ohne Einschränkung sein. Beispielhafte Proben innerhalb des Rahmens der vorliegenden Offenbarung umfassen ohne Einschränkung unter anderem eine integrierte Schaltung (IC), eine teilweise fertiggestellte IC, eine chemisch geätzte IC, einen Transistor, andere elektronische oder mikroelektronische Geräte, mikro-elektromechanische Systeme (MEMS), elektrooptische Geräte und Schaltungen und deren Kombinationen. Andere Proben können Nanopartikel, Nanomaterialien, Beschichtungen, biologische Proben und Kombinationen davon umfassen. Eine CPBD innerhalb des Rahmens der vorliegenden Offenbarung kann unter anderem ein Ladungsteilchentstrahl-Mikroskop (CPBM) sein oder aufweisen. Zum Beispiel kann eine CPBM unter anderem ein fokussiertes Ionenstrahlmikroskop (FIB), ein Doppelstrahl-FIB-Mikroskop, ein Rasterelektronenmikroskop (SEM), ein Raster-Auger-Mikroskop (SAM), ein Transmissionselektronen-Mikroskop (TEM) und ein Umweltrasterelektronenmikroskop sein. Selbstverständlich ist der Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht auf die vorstehend beschriebenen Charakteristiken, Proben oder CPBDs beschränkt.
Ausführungsformen des Verfahrens gemäß den Aspekten der vorliegenden Offenbarung können zumindest zum Teil einen oder mehrere Schritte oder Prozesse zur Durchführung der folgenden Operationen enthalten: (1) das Vorbereiten einer Probe für das Einführen in eine CPBD; (2) das Einführen der Probe in die CPBD; (3) das Vorbereiten der Probe für die Messung unter Verwendung einer oder mehrerer Sonden; (4) das Vorbereiten der Proben für Messungen einer oder mehrerer Charakteristiken der Probe; (5) das Anordnen der Sonden in der Nähe entsprechender Zielbereiche an der Probe; (6) das Herstellen des Kontakts zwischen den Sonden und den Zielbereichen; (7) das Messen der Charakteristik(en); (8) das Entfernen der Sonden und der Proben aus der CPBD; und (9) das Verarbeiten von Daten, die während eines oder mehrerer vorhergehender Prozesse gesammelt wurden. Ausführungsformen der Verfahren gemäß den Aspekten der vorliegenden Offenbarung können auch oder alternativ die Übertragung von während eines oder mehrerer solcher Prozesse gesammelten Daten enthalten. Eine solche Datenübertragung kann durch TCP/IP oder andere Protokolle erfolgen, unter Umständen abhängig von dem Übertragungs-Zielort, wobei mögliche Zielorte Komponenten umfassen können, die die CPBD ergänzen, mit dieser verbunden oder lediglich für eine Kommunikation mit derselben konfiguriert sind, umfassend Komponenten, die relativ zu der CPBD zentral oder entfernt angeordnet sind. Eine, mehrere oder jede von solchen Operationen oder ein oder mehrere der dafür ausgeführten Schritte oder Prozesse können teilweise oder im wesentlichen automatisiert sein.
Die Aspekte einer solche Automatisierung können durch die Automatisierung von verschiedenen Einrichtungen geschaffen werden, die für die Orientierung verwendet werden und die ansonsten eine oder mehrere Sonden und eine oder mehrere Proben betreiben, sowie von solchen Einrichtungen, die zum Messen der Charakteristik(en) verwendet werden, wobei alle davon als ein automatisiertes Untersuchungssystem (APS) kommunizierend gekoppelt sein können. Es können daher Mitteilungen zwischen diesen Einrichtungen hin und her gesandt werden, um die Initiierung, Einstellung oder Beendigung der vorstehend beschriebenen Operationen oder für einen oder mehrere der während solcher Operationen ausgeführten Schritte oder Prozesse zu steuern/regeln. Solche Mitteilungen können auch automatisch zwischen diesen Einrichtungen hin und her gesandt werden, wie zum Beispiel bei der Steuerung/Regelung des APS und/oder anderweitig bei Fehlen einer Benutzereingabe.
In einer Ausführungsform stützt sich das APS auf oder verwendet ansonsten ein Referenzsystem (RS), durch welches die Orientierung der sich bewegenden Komponenten der verschiedenen, das APS umfassenden Einrichtungen aufeinander und auf feste Komponenten oder Einrichtungen bezogen werden kann.
Das RS kann daher die Überwachung der räumlichen Beziehungen innerhalb des APS unterstützen oder dafür sorgen, einschließlich der Beziehungen zwischen und unter den sich bewegenden Teilen und festen Komponenten oder Einrichtungen. Zum Beispiel werden in einer Ausführungsform die räumlichen Beziehungen von sich bewegenden Komponenten der verschiedenen Einrichtungen verwendet, um Sondenspitzen automatisch relativ zueinander und/oder zu Merkmalen einer untersuchten Probe zu positionieren. Da die verschiedenen Einrichtungen des APS kommunizierend gekoppelt werden können, können durch das RS gesammelte Informationen darüber hinaus unter den Einrichtungen kommuniziert werden, um einen oder mehrere durch eine Komponente oder eine Einrichtung in dem APS durchgeführte Prozesse zu initiieren, zu überwachen, einzustellen und/oder zu beenden sowie Daten zu sammeln, die einen oder mehrere dieser Prozesse betreffen.
Das RS und/oder andere Komponenten des APS sowie das APS selbst können Aspekte der US-Patentanmeldung Nr. 10/698,178, "SYSTEM AND METHOD OF PROCESSING DAG OCTREE", vom 31. Oktober 2003 und/oder der US-Patentanmeldung Nr. 10/749,256, "ISO-SURFACE EXTRACTION INTO SPLAT HIERARCHY", vom 31. Dezember 2003 verwenden oder sich auf diese stützen. Diese Anmeldungen betreffen Aspekte der Computersimulation und Abbildung, die verwendet werden können, um statische und Echtzeit-Bilder von Sonden, Proben und CPBD-Kammern im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zu erzeugen. Zum Beispiel kann eine solche computer-simulierte Bildgebung zur Unterstützung von Kollisionsvermeidungsverfahren während des Transports von Proben und Sonden innerhalb einer CPBD-Kammer gemäß den Aspekten der vorliegenden Offenbarung verwendet werden. Jedoch kann eine solche Kollisionsvermeidung zusätzlich oder alternativ in einer mehr physischen Form implementiert werden, so zum Beispiel durch Näherungs- und/oder Kontaktdetektion auf eine teilweise oder im wesentlichen automatisierte Weise.
Das RS kann eine Vielfalt von Vorrichtungen umfassen, unter anderem und ohne Einschränkung Vorrichtungen wie Lagesensoren, Drucksensoren, Umgebungssensoren, Material/Element-Sensoren und/oder Timer. Das RS kann auch eine oder mehrere Einrichtungen umfassen, die wirksam sind für die Ausführung von Ortsbestimmungsvorgängen wie die Ortsbestimmung durch Bildgebung. Die Einrichtungen und/oder Komponenten des RS können wirksam sein, um Informationen betreffend die verschiedenen Einrichtungen und/oder Komponenten des APS und/oder der dadurch durchgeführten Schritte, Prozesse, Aktionen oder Operationen zu sammeln. Das RS kann auch für eine Konvertierung der gesammelten Informationen in beispielsweise Mitteilungen, die unter den Einrichtungen kommuniziert werden können, programmiert sein und/oder Software enthalten. Zum Beispiel können die Mitteilungen aus dem RS in der Form eines elektronischen Signals oder in der Form eines Befehls vorliegen, der durch die dem RS zugeordnete Software erstellt wird.
Das RS kann als Teil einer Steuer/Regel-Routine (CR) implementiert sein, die in eine der kommunizierend gekoppelten Einrichtungen des APS einprogrammiert sein kann. In einer solchen Ausführungsform ist das RS in der CR implementiert als eine Reihe von Abläufen, die in eine Lage-Steuerungs/Regelungsvorrichtung einprogrammiert sind, die den Sonden ihre Funktionsfähigkeit verleiht. Die CR kann auch verschiedene Subroutinen für eine Ermöglichung einer automatisierten Untersuchung und anderer automatisierter Prozesse gemäß den Aspekten der vorliegenden Offenbarung umfassen.
Verschiedene Aspekte des RS können abhängig von der Art des Prozesses oder der Prozesse, die durch das RS durchzuführen sind, variieren, wobei unter Umständen automatisierte Prozesse eingeschlossen sind. Zum Beispiel können sich die Informationen, die das RS während der automatisierten Vorbereitung einer Sonde von den Informationen unterscheiden, die von dem RS während der automatisierten Messung einer Charakteristik einer Probe benötigt werden. In manchen Ausführungsformen jedoch stützt sich das RS unter Umständen ungeachtet der Art des durchgeführten automatisierten Prozesses oder der durchgeführten automatisierten Prozesse auf bestimmte gemeinsame Faktoren wie beispielsweise die Position einer Probe relativ zu einem Ladungsteilchenstrahl (CPB), der von einer CPBD erzeugt wird, die Position der Sondenspitzen relativ zu der Probe und ein Kennfeld der Probe.
Ein Kennfeld der Probe nimmt Bezug auf Daten betreffend die Probe die benutzt werden kann, um beispielsweise den Ort von Merkmalen an der Probe zu bestimmen. Zum Beispiel kann die Probe ein Halbleiterchip mit bestimmten darauf ausgebildeten Merkmalen sein. Ein Kennfeld eines Chips kann Ortsbestimmungs-Informationen betreffend eines oder mehrere dieser Merkmale liefern. Ein Kennfeld einer Probe lässt sich aus einer Vielfalt von Quellen erstellen, einschließlich zum Beispiel Daten eines computerunterstützten Designs (CAD), einer manuellen Ausbildung der Probe durch einen Benutzer und/oder eines Satzes von Bezugskoordinaten, die durch einen Benutzer und/oder ein externes System spezifiziert werden.
In Ausführungsformen, in denen sich das RS auf die Position einer Probe relativ zu einem CPB stützt, kann das RS Informationen nutzen, die aus einem Prozess erhalten werden, der durch die CR für die Bestimmung der Position der in einer Probenkammer der CBPD positionierten Probe relativ zu dem CPB implementiert wird. Alternativ dazu oder zusätzlich kann die CR einen oder mehrere Prozesse enthalten, die anwendbar sind für die Bestimmung des Orts der Probe relativ zu einer Positionierungsbühne oder zu einer Sondenspitze sowie einen oder mehrere Prozesse, die anwendbar sind für die Bestimmung der Lage der Bühne oder der Sondenspitze relativ zu dem CPB. Alternativ dazu oder zusätzlich kann die CR einen oder mehrere Prozesse enthalten, die anwendbar sind für die Bestimmung der Lage der Probenspitze relativ zu der Positionierungsbühne sowie einen oder mehrere Prozesse, die anwendbar sind für die Bestimmung der Lage der Bühne relativ zu dem CPB.
In einer Ausführungsform implementiert die CR ein Standard-Bildanalyseverfahren zum Bestimmen der Position der Probe relativ zu dem CPB, der Positionierungsbühne und/oder der Sondenspitze. Zum Beispiel kann das Bild abgeleitet werden von einer Darstellung, die von der CPBD oder einer anderen solchen Vorrichtung geschaffen wurde, die eine für die Verwendung durch eine Bildanalyse-Software geeignete Darstellung herstellen kann. Referenzmerkmale an der Probe, der Bühne und/oder der Sondenspitze können bei der Bildanalyse verwendet werden, um ein mathematisches Koordinatensystem zu schaffen, um die Lage der Probe, der Bühne und/oder der Sondenspitze zu dem RS zu beschreiben.
In Ausführungsformen, in denen sich das RS auf die Position der Sondenspitzen relativ zu der Probe stützt, kann das RS Informationen verwenden, die aus einem Prozess gewonnen werden, der durch die CR implementiert wird zum Bestimmen der Lage der Sondenspitze relativ zu der Position der Probe in der Probenkammer. Zum Beispiel lässt sich die Lage der Sondenspitze relativ zu dem CPB und/oder der Bühne unter Anwendung geeigneter Bildanalyseverfahren bestimmen. Alternativ dazu oder zusätzlich kann die Lage der Sondenspitze relativ zu dem Sondenpositionierer bestimmt werden, und dann lässt sich die Lage der Sondenspitze relativ zu dem CPB oder der Bühne bestimmen. Die Lage der Sondenspitzen kann durch eine Bildanalyse bestimmt werden oder unter anderen möglichen Methoden durch das Bewegen der Sondenspitzen zu einem mechanischen, elektrischen oder Laser-Sensor, der für eine geeignete Rückmeldung für solche Anforderungen sorgt.
In Ausführungsformen, in denen sich das RS auf ein Kennfeld stützt, kann das RS Informationen an eine Einrichtung kommunizieren, die für die Funktionsfähigkeit der Sonden sorgt, wie zum Beispiel eine Steuer-/Regelvorrichtung für einen Positionierer, die eine solche Einrichtung ansteuern kann, um die Position der Sondenspitze über spezifizierte Merkmale zu führen. Zum Beispiel können die Merkmalskoordinaten relativ zu dem Kennfeld und zu der tatsächlichen Lage der untersuchten Probe oder zu der tatsächlichen Lage der Sondenspitzen und/oder zu der tatsächlichen Lage der Positionierer mathematisch kombiniert werden.
In 1 ist zumindest ein Abschnitt einer Ausführungsform einer Vorrichtung 100 gemäß den Aspekten der vorliegenden Offenbarung gezeigt. Die Vorrichtung kann ein APS gemäß einem oder mehreren der vorstehend beschriebenen Aspekte enthalten oder einem APS im wesentlichen ähnlich sein.
Die Vorrichtung 100 weist eine Lage-Steuerungs-/Regelungsvorrichtung 102, eine CPBD 104 und eine Messvorrichtung 106 auf. Die Lage-Steuerungs-/Regelungsvorrichtung 102 kann konfiguriert sein, um eine Manipulations-Plattform zu steuern/regeln, mit der eine oder mehrere Sonden gekoppelt sind. Zum Beispiel kann die Lage-Steuerungs-/Regelungsvorrichtung 102 unter anderen Manipulatoren das handelsübliche Nanomanipulator-System von Zyvex Corporation sein oder ein solches aufweisen. Die CPBD 104 kann unter anderem ein SEM oder FIB von FEI, Hitachi oder JEOL sein. Die Messvorrichtung 106 kann unter anderen Messvorrichtungen die handelsübliche Keithley 4200 sein oder aufweisen.
Die Lage-Steuerungs-/Regelungsvorrichtung 102, die CPBD 104 und die Messvorrichtung 106 sind derart gekoppelt, dass Mitteilungen zwischen den Vorrichtungen hin und her gesandt werden können, um Prozesse zu initiieren, einzustellen, zu überwachen und prozessbezogene Daten zu sammeln und/oder Prozesse zu beenden. Solche Prozesse/Abläufe können unter anderem umfassen: das Einführen einer Probe in die CPBD 104, das Vorbereiten einer Mehrzahl von Sonden zum Durchführen von Messungen an den Proben, das Anordnen der Sonden in der Nähe eines Zielbereichs an der Probe, das Aktivieren der Sonden, um den Kontakt mit dem Zielbereich herzustellen und/oder das Durchführen der Messungen. Die Kommunikationen unter den Einrichtungen können von der CR interpretiert werden, die – wie vorstehend beschrieben – in eine oder mehrere der Einrichtungen der Vorrichtung 100 einprogrammiert sein kann. Folglich kann die CR die Einrichtungen der Vorrichtung 100 anweisen, einen bestimmten Prozess/Ablauf zu initiieren, zu überwachen, prozessbezogene Daten zu sammeln, den Prozess einzustellen und/oder zu beenden, wie beispielsweise das Vorbereiten der Sonden oder das Durchführen von Messungen in Reaktion auf die Kommunikationen, die von der CPBD 104 und/oder der Messvorrichtung 106 empfangen wurden.
Die CR kann in einen einzelnen Computer oder in eine einzelne Maschine (z. B. einen Hauptsteuercomputer) einprogrammiert sein, der verantwortlich ist für das Leiten der Operationen einer oder mehrerer von der Lage-Steuerungs-/Regelungsvorrichtung 102, CPBD 104 und Messeinrichtung 106, zumindest teilweise, und der auch verantwortlich sein kann für das Steuern/Regeln einer Order mehrerer der Schritte, Prozesse, Aktionen und/oder Operationen, die vorstehend beschrieben wurden. Zum Beispiel kann ein Vorgang zum Einführen einer Probe in die CPBD 104 durch denselben Computer gesteuert/geregelt werden, der die Lage-Steuerungs-/Regelungsvorrichtung 102 betreibt und der die Sonden zu den gewünschten Orten bewegt und/oder durch denselben Computer, der die Peripheriegeräte steuert. Außerdem können Messkarten (DA) und andere DA-Einrichtungen in dem Computer oder der Maschine implementiert sein, der/die die Lage-Steuerungs-/Regelungsvorrichtung 102 betreibt, um beispielsweise die Lage-Steuerungs-/Regelungsvorrichtung zu berechtigen, Messungen durchzuführen, die ansonsten von einem Computer, einer Maschine oder dem Betriebssystem der Messvorrichtung 106 implementiert würden. In Ausführungsformen, in denen die CR und der Betrieb einer oder sämtlicher Einrichtungen der Vorrichtung 100 oder des APS sich auf eine einzige Maschine stützen, kann die Kommunikation unter den verschiedenen Einrichtungen über die Software ermöglicht werden. In anderen Ausführungsformen können eine oder mehrere Lage-Steuerungs-/Regelungsvorrichtungen 102, die CPBD 104 und die Messeinrichtung 106 einen separaten Computer oder eine separate Maschine für den direkten Betrieb umfassen oder damit ver bunden sein. In solchen Ausführungsformen kann jede Einrichtung unter anderem durch Leitungen wie Draht, Kabel, Netzwerk (z. B. unter anderem TCP/IP Netzwerk über Ethernet, 1394 Verbindung und/oder USB) oder ein drahtloses Protokoll kommunizierend gekoppelt sein. Dadurch können die Kommunikationen zwischen den Einrichtungen der Vorrichtung 100 als logische Operationen und/oder Subsysteme, auf die über einen separaten Computer über ein physisches Netzwerk zugegriffen wird, implementiert sein oder sie können sich lokal in einem Hauptsteuercomputer oder einer anderen einzelnen oder in mehreren Rechenvorrichtungen befinden.
In 2 ist ein Blockdiagramm von zumindest einem Abschnitt einer Ausführungsform einer Vorrichtung 200 gemäß den Aspekten der vorliegenden Offenbarung gezeigt. Die Vorrichtung 200 ist eine Umgebung, durch welche Mitteilungen zwischen den Einrichtungen der Vorrichtung 200 ausgeführt werden können. Die Vorrichtung 200 kann derart konfiguriert sein, dass sie in die Kammer des CPBD 104 passt, einschließlich Konfigurationen, bei denen Komponenten der Vorrichtung 200 in Kommunikation mit der Lage-Steuerungs-/Regelungsvorrichtung 102 und/oder der Messeinrichtung 106 sind, ob nun die Lage-Steuerungs-/Regelungsvorrichtung 102 und/oder die Messeinrichtung 106 ebenfalls in der Kammer der CPBD 104 oder außerhalb der Kammer der CPBD 104 angeordnet sind. Die Vorrichtung 200 kann von der CPBD 104, der Lage-Steuerungs-/Regelungsvorrichtung 102 und der Messeinrichtung 106 eine oder mehrere aufweisen. In der dargestellten Ausführungsform jedoch ist die Vorrichtung 200 ein diskretes Bauteil oder eine Untergruppe, die in der Kammer der CPBD 104 angeordnet ist und die kommunizierend mit der CPBD 104, der Lage-Steuerungs-/Regelungsvon-ichtung 102 und der Messeinrichtung 106 gekoppelt ist.
Die Vorrichtung 200 weist eine Manipulationsplattform 210 zum Manipulieren einer oder mehrerer Proben in der CPBD 104 auf. Die Manipulation einer Probe kann ohne Einschränkung das Bewegen einer Probe in den Richtungen X, Y, Z, DX, DY und DZ umfassen. Die Manipulation einer Probe kann zusätzlich oder alternativ die Bestimmung von physischen oder chemischen Charakteristiken einer Probe wie beispielsweise die Durchführung von elektrischen, mechanischen, optischen oder chemischen Messungen oder Kombinationen derselben beinhalten. In einer Ausführungsform weist die Vorrichtung 200 eine Mehrzahl von Manipulationsplattformen 210 auf, die entweder im wesentlichen gleich sind oder abweichende Konfigurationen aufweisen. Die Manipulationsplattform 210 kann auch umkonfiguriert werden, so dass eine kundenspezifische Änderung der nachstehend beschriebenen Ausführung und/oder Funktionalität möglich ist.
Die Manipulationsplattform 210 weist zumindest eine Basis 206 auf, auf der eine Mehrzahl von Manipulatormodulschnittstellen 212 angeordnet sind. Jede der Manipulatormodulschnittstellen 212 ist konfiguriert, um ein Manipulatormodul 260 aufzunehmen. In der dargestellten Ausführungsform hat die Manipulatormodulplattform 210 vier Manipulatormodulschnittstellen 212, und Manipulatormodule 260 sind mit zwei der Manipulatormodulschnittstellen 212 gekoppelt. Jedoch können andere Ausführungsformen im Rahmen der vorliegenden Offenbarung eine andere Anzahl von Manipulatormodulschnittstellen 212 und/oder Manipulatormodulen 260 aufweisen. Darüber hinaus muss nicht jede Manipulatormodulschnittstelle 212 mit den anderen Manipulatormodulschnittstellen 212 identisch sein, und nicht jedes Manipulatormodul 260 muss mit den anderen Manipulatormodulen 260 identisch sein.
Die Manipulatorplattform 210 umfasst auch eine Probenbühne 215, die konfiguriert ist, um eine oder mehrere Proben, die in der CPBD 104 zu manipulieren/handhaben sind, aufzunehmen. Die Probenbühne 215 kann als Alternative ein einzelnes Bauteil sein, das durch mechanische Befestigungsmittel, Klebstoff oder andere Mittel mit der Manipulatorplattform 210 verbunden ist. Die Manipulatorplattform 210 kann auch eine Mehrzahl von Probenbühnen 215 aufweisen, deren jede konfiguriert ist, um eine oder mehrere Proben, die in der CPBD 104 zu handhaben sind, aufzunehmen.
Die Manipulatorplattform 210 enthält oder ist auch mit einer Schnittstelle 207 verbunden, die konfiguriert ist, um die Basis 206 mit einem SEM oder einer anderen als CPBD 104 in 2 verwendeten Einrichtung zu verbinden. Die Schnittstelle 207 kann integral mit der Manipulatorplatfform 210 ausgebildet sein oder sie kann ein Einzelbauteil sein, das durch mechanische Befestigungsmittel, Klebstoff oder andere Mittel mit der Basis 206 verbunden ist. Die Schnittstelle 207 kann unter anderem eine mechanische Schnittstelle, eine elektrische Schnittstelle, eine kombinierte mechanische/elektrische Schnittstelle oder eine separate mechanische und eine separate elektrische Schnittstelle sein oder enthalten. Dadurch kann beispielsweise in einer Ausführungsform, in der ein SEM als CPBD 104 verwendet wird, mit welcher die Basis 206 über die Schnittstelle 207 verbunden ist, eine Probe auf der Probenbühne 215 angeordnet werden, und die Manipulationsplattform 210 kann mittels einer elektrischen und/oder mechanischen Verbindung mit dem SEM über die Schnittstelle 207 in der Probenkammer des SEM positioniert werden. Sobald die Plattform 210 mit einem SEM (oder einer anderen CPBD 104) gekoppelt ist, kann infolgedessen eine auf der Probenbühne 215 angeordnete Probe im wesentlichen gleichzeitig mit der Manipulation der Probe über das Manipulatormodul 260 abgebildet werden.
Wie ebenfalls in der in 2 dargestellten Ausführungsform gezeigt ist, kann eine Lage-Steuerungs-/Regelungsvorrichtung 102 über eine Schnittstelle 207 mit einer Manipulationsplattform 210 gekoppelt sein. Infolgedessen können die CPBD 104 und die Lage-Steuerungs-/Regelungsvorrichtung 102 derart kommunizierend verbunden sein, dass Kommunikationen zwischen der CPBD 104 und der Lage-Steuerungs-/Regelungsvorrichtung 102 hin und her gesandt werden können sowie Kommunikationen mit Sensoren, die sich in diesen Einrichtungen befinden und konfiguriert sind, um Informationen beispielsweise für die Verwendung in dem RS zu erlangen.
Die Lage-Steuerungs-/Regelungsvorrichtung 102 kann für die automatische Steuerung/Regelung von Manipulatormodulen 260 über die Manipulatormodul schnittsteilen 212 programmiert sein. Dadurch kann auch eine CR wie oben beschrieben, die das RS als eine Gruppe von Verfahren enthalten kann, ebenfalls in die Lage-Steuerungs-/Regelungsvorrichtung 102 einprogrammiert sein, um die Einrichtungen, aus denen die Vorrichtung 200 (und/oder die Vorrichtung 100 von 1) aufgebaut ist, anzuweisen, einen oder mehrere Schritte, Prozesse, Aktionen oder Operationen zu initiieren, überwachen, einzustellen oder zu beenden und/oder auf diese bezogene Daten zu sammeln. Zum Beispiel kann in Reaktion auf die Mitteilungen, die von der CPBD 104 und/oder der Messeinrichtung 106 empfangen werden, die CR und/oder eine andere Funktion oder ein anderes Merkmal der Lage-Steuerungs-/Regelungsvorrichtung 102 die Initiierung, die Überwachung, die Einstellung, die Beendigung und/oder das Sammeln von Daten automatisieren, die sich auf die Vorbereitung der Sonden, die Vorbereitung einer Probe, die Abbildung einer Probe oder das Messen einer Probe beziehen.
Die in 2 dargestellte Ausführungsform zeigt auch, dass die Messeinrichtung 106 mechanisch und/oder elektrisch mit der Manipulationsplattform 210 gekoppelt sein kann. Die Messeinrichtung 106 kann programmiert sein für die automatisierte Steuerung/Regelung der Messung oder der Detektion von Charakteristiken einer auf der Bühne 215 angeordneten Probe. Die Kopplung zwischen der Messeinrichtung 106 und der Manipulationsplattform 210 kann eine Kommunikation zwischen der Messeinrichtung 106 und der Lage-Steuerungs-/Regelungsvorrichtung 102 ermöglichen. Dadurch sind in einer Ausführungsform die Messeinrichtung 106, die Lage-Steuerungs-/Regelungsvorrichtung 102 und die CPBD 104 kollektiv gekoppelt, die eine jeweils mit den beiden anderen, wodurch zumindest teilweise eine APS wie vorstehend beschrieben gebildet wird. Wie ebenfalls vorstehend beschrieben wurde, kann eine CR, die ein RS umfasst, welches konfiguriert ist, um auf feststehende und/oder bewegliche Komponenten der Messeinrichtung 106, auf die Lage-Steuerungs-/Regelungsvorrichtung 102 und auf die CPBD 104, einschließlich der relativen Bewegung dieser Komponenten Bezug zu nehmen, in eine oder mehrere Messeinrichtungen 106, die Lage-Steuerungs-/Regelungsvorrichtung 102, und die CPBD 104 einprogrammiert sein. Folglich können durch das RS erzeugte Signale durch und über die kommunizierenden Verbindungen zwischen der Messeinrichtung 106, der Lage-Steuerungs-/Regelungsvorrichtung 102 und der CPBD 104 kommuniziert werden.
Die Lage-Steuerungs-/Regelungsvorrichtung 102 kann ein beliebiges prozessorgestütztes System umfassen, zum Beispiel einen Personalcomputer (PC), der konfiguriert sein kann, um den Betrieb einer oder mehrerer Komponenten der Vorrichtung 200 zu steuern/regeln. Zum Beispiel kann die Lage-Steuerungs-/Regelungsvorrichtung 102 Befehlssignale (z. B. elektrische Signale) über die Manipulatormodulschnittstellen 212 an die Manipulatormodule 260 übermitteln, um den Betrieb der Manipulatormodule 260 zu steuern/regeln. Eine solche Kommunikation kann über eine oder mehrere leitende Bahnen und/oder andere Arten von Kommunikationswegen wie beispielsweise solche, die sich entlang einer oder mehrerer Oberflächen der Manipulatorplattform 210 zu den Manipulatormodulschnittstellen 212 erstrecken, stattfinden.
Die Lage-Steuerungs-/Regelungsvorrichtung 102 kann auch Software enthalten, die ausgeführt werden kann, um Komponenten der Vorrichtung 200 zu steuern. Zum Beispiel kann Software, die von der Lage-Steuerungs-/Regelungsvorrichtung 102 ausgeführt wird, Befehlssignale erzeugen und/oder über die Manipulatormodulschnittstellen 212 an ein oder mehrere Manipulatormodule 260 kommunizieren, unter Umständen automatisiert und/oder in Reaktion auf Benutzereingaben, die von der Lage-Steuerungs-/Regelungsvorrichtung 102, der Messeinrichtung 106 und/oder der CR erhalten werden. Solche Signale können auch in Reaktion auf die Rückmeldung oder andere Mitteilungen, die von den Manipulatormodulschnittstellen 212 und/oder den Manipulatormodulen 260 empfangen werden, erzeugt oder kommuniziert werden, und/oder in Reaktion auf Mitteilungen, die die Lage-Steuerungs-/Regelungsvorrichtung 102 von der CPBD 104 erhält.
In einer Ausführungsform enthalten die Manipulatormodule 260 eine Logik zum Kommunizieren ihrer individuellen operativen Fähigkeiten an die Lage-Steuerungs-/Regelungsvorrichtung 102. Zum Beispiel kann ein Manipulatormodul 260 eine Logik zum Übertragen von Informationen über seine Bewegungsfähigkeiten aufweisen, ob es beispielsweise konfiguriert ist, um eine Translationsbewegung in einer oder mehreren orthogonalen Dimensionen zu erzeugen, ob es eine Drehbewegung um eine oder mehrere orthogonale Achsen erzeugen kann, seine momentane Orientierung und/oder andere Informationen. Die Manipulatormodule 260 können auch eine Logik enthalten zum Kommunizieren von Informationen über ihren Endeffektor und über den Typ der darin eingesetzten Sonden, wobei solche Informationen unter anderen Komponenten der Vorrichtung 200 wiederum mit der Lage-Steuerungs-/Regelungsvorrichtung 102 kommuniziert werden können.
Die Manipulatormodule 260 sind jeweils mit einer entsprechenden Manipulatormodulschnittstelle 212 an der Plattform 210 gekoppelt oder anderweitig verbunden. Zum Beispiel kann jedes Manipulatormodul 260 eine Kommunikationsschnittstelle enthalten (z. B. eine elektrische Eingangs- und/oder Ausgangsschnittstelle), die konfiguriert ist für die Kopplung mit dem Kommunikationsweg einer oder jeder Manipulatormodulschnittstelle 212. In einer Ausführungsform kann eine solche Kommunikationsschnittstelle oder ein anderer Bereich der Manipulatormodule 260 leitende Bahnen für dem Empfang von Eingangssignalen für den Steuerungs-/Regelungsvorgang aufweisen. Demzufolge kann die Kopplung eines Manipulatormoduls 260 mit der Manipulatormodulschnittstelle 212 das Kontaktieren oder anderweitige Koppeln der leitenden Bahnen an jedem der Manipulatormodule 260 und der Manipulatormodulschnittstelle 212 enthalten.
Die Manipulatormodule 260 können auch Bewegungs- und/oder Verschiebungssensoren aufweisen oder mit solchen verbunden sein. Signale von solchen Sensoren können auch in die Lage-Steuerungs-/Regelungsvorrichtung 102 geleitet werden. Folglich kann die Lage-Steuerungs-/Regelungsvorrichtung 300 mit einer Steuerungs-/Regelungssoftware und/oder Hardware implementiert sein, die konfiguriert ist, um die Position oder Orientierung eines Manipulatormoduls 260 in Echtzeit zu überwachen sowie die Orientierung unter Umständen zu kalibrieren und korrigieren. Die Lage-Steuerungs-/Regelungsvorrichtung 102 kann auch ein Abbildungssystem enthalten oder mit einem solchen gekoppelt sein, wie das beispielsweise durch die CPBD 104 bereitgestellt wird oder dieser zugeordnet ist, und kann daher eine Objekterkennung und Positionsidentifizierung in Echtzeit durchführen oder unterstützen, die angewendet werden kann, um die Orientierung der Manipulatormodule 260 und/oder der Endeffektoren der Manipulatormodule 260 unter Umständen in automatisierter Weise zu steuern/regeln.
Zumindest im Hinblick auf manche der hierin beschriebenen Ausführungsformen von automatisierten Prozessen kann die CR programmiert oder anderweitig konfiguriert sein, um Bedingungen zu erkennen, die menschliches Eingreifen erfordern. In solchen Ausführungsformen lässt sich menschliches Eingreifen über eine für ein solches Eingreifen geeignete Schnittstelle anordnen. Zusätzlich oder alternativ kann die CR konfiguriert sein für die Initiierung durch eine Steuerroutine der höheren Ebene sowie für die Kommunikation von System- und/oder anderen Prozessdaten mit der Steuerroutine der höheren Ebene.
In 3A ist ein Flussdiagramm zumindest eines Abschnitts einer Ausführungsform eines Verfahrens 300a gemäß den Aspekten der vorliegenden Offenbarung dargestellt. Das Verfahren 300a kann unter anderem durch die Vorrichtung 100 von 1 und/oder die Vorrichtung 200 von 2 gemäß den Aspekten der vorliegenden Offenbarung durchgeführt oder ausgeführt werden. Darüber hinaus können ein oder mehrere Abschnitte des Verfahrens 300a auf eine im wesentlichen automatisierte Weise durchgeführt oder ausgeführt werden. In einer Ausführungsform ist das Verfahren 300a im wesentlichen automatisiert.
Zudem sind Aspekte des Verfahrens 300a und anderer Verfahren innerhalb des Rahmens der vorliegenden Offenbarung auf eine einzige Sonde und auf mehrere Sonden anwendbar. Der Einfachheit und Übersichtlichkeit halber ist jeder Verweis auf eine Mehrzahl von Sonden und oder auf ein Verfahren, einen Prozess oder eine Anwendung mit mehreren Sonden ebenfalls gültig für eine einzige Sonde oder ein Verfahren, einen Prozess oder eine Anwendung mit einer einzigen Sonde. Ebenso kann jeder der Prozesse, jeder der Abläufe, jede der Vorgehensweisen, Aktionen und Operationen, aus denen die nachstehend beschriebenen Ausführungsformen des Verfahrens 300a zusammengesetzt sind, sowie andere Verfahren innerhalb des Rahmens der vorliegenden Offenbarung unabhängig mehrere Prozesse, Abläufe, Aktionen und/oder Operationen umfassen.
Das Verfahren 300a kann einen Schritt oder einen Prozess 305 zur Sondenwahl umfassen, durch welchen eine oder mehrere Sonden auf der Basis einer zu messenden oder zu detektierenden Charakteristik gewählt werden. Die Sonden können alternativ oder zusätzlich auf der Basis der Art der Messung oder Detektierung der Charakteristik gewählt werden. Zum Beispiel können Sonden, die zum Messen einer elektrischen Charakteristik einer Probe geeignet sind, ohne Einschränkung Sonden umfassen, die im wesentlichen Wolfram, Platin oder Golddraht umfassen, oder Sonden, die Sondenspitzen einer solchen Zusammensetzung aufweisen.
Die Wahl einer oder mehrerer Sonden durch den Prozess 305 oder während des Prozesses 305 kann manuell, teilweise automatisch oder im wesentlichen automatisch erfolgen. Zum Beispiel können sich die manuellen Ausführungsformen des Prozesses 305 im wesentlichen auf Benutzereingaben stützen. Teilautomatisierte Ausführungsformen des Prozesses 305 können eine Untergruppe der Aktionen und/oder Entscheidungen des Prozesses 305 automatisch durchführen. Automatisierte Aspekte von teilautomatisierten Ausführungsformen können unter anderem die Prozessinitiierung, die Prozessdurchführung, die Prozessüberwachung und/oder -einstellung (z. B. Zeit, Leistung, Geschwindigkeit, Kraft etc.), die Prozessbeendigung und/oder Prozessfehler umfassen. Im wesentlichen automatisierte Ausführungsformen des Prozesses 305 können sich im wesentlichen auf automatisierte Roboter und/oder andere Maschinen und Vorrichtungen und/oder auf im wesentlichen automatisierte Berechnungshardware und/oder Software stützen, derart, dass die Wahl der Sonden während des Prozesses 305 im wesentlichen in Abwesenheit einer Benutzereingabe durchgeführt werden kann. Dieser Grundsatz, bei dem das Ausmaß der Automatisierung im wesentlichen umgekehrt proportional zu der Menge der Benutzereingaben sein kann, die während eines bestimmten Verfahrens oder Verfahrensabschnitts oder in einer bestimmten Vorrichtung oder für eine Funktion derselben erforderlich sind oder angewendet werden, ist auch auf andere Aspekte des Verfahrens 300a sowie auf Aspekte von anderen Verfahren innerhalb des Rahmens der vorliegenden Offenbarung anwendbar.
Das Verfahren 300a umfasst auch einen Prozess 310, durch welchen eine oder mehrere ausgewählte Sonden in die Kammer eines CPBD eingeführt werden. In einer Ausführungsform kann der Prozess 310 zumindest teilweise automatisiert sein, so dass die Sonden mit nur wenigen oder ganz ohne Benutzereingaben betreffend zum Beispiel die Orientierungen oder Lagen der Sonden in die CPBD-Kammer eingeführt werden können. Jedoch kann der Prozess alternativ dazu auch im wesentlichen manuell oder im wesentlichen automatisiert sein. Das Einführen der Sonden in die CPBD kann auch das Entnehmen der Sonden aus Sondenlagerkonstruktionen oder Lagerstellen umfassen, die außerhalb oder innerhalb der CPBD oder in anderen Bereichen einer Einrichtung, eines Systems oder einer Vorrichtung, die mit einer CPBD oder eine CPBD enthaltend verwendet wird.
Ein Prozess 315 des Verfahrens 300a enthält das Positionieren der Spitzen der Sonden über Kontaktpunkten einer Probe, die sich in der CPBD-Kammer befindet. Eine solche Positionierung kann im wesentlichen manuell, teilweise auto matisiert oder im wesentlichen automatisiert erfolgen. In einer Ausführungsform kann die Positionierung im wesentlichen eine horizontale Positionierung wie zum Beispiel in einer Ebene, die im wesentlichen parallel zu einer Oberfläche einer Probe oder einer Plattform liegt, die die Probe in der CPBD stützt, oder in einer Ebene, die im wesentlichen senkrecht zu einem Ladungsteilchenstrahl (CPB) liegt, der in der CPBD erzeugt wird, umfassen. Folglich kann eine anschließende vertikale Positionierung der Sonde oder der Sondenspitze in einer Ebene stattfinden, die im wesentlichen senkrecht zu der Ebene der horizontalen Positionierung liegt. Wenngleich viele der hier beschriebenen Aspekte betreffend die Positionierung von Sonden oder Sondenspitzen im Hinblick auf die Bewegung der Sonden oder Spitzen relativ zu einer stationären Probe beschrieben wurden, kann eine solche Positionierung auch eine Bewegung der Probe (oder der Bühne oder der die Probe stützenden Plattform) relativ zu einer stationären Position der Sonden oder Sondenspitzen sowie eine Bewegung sowohl der Probe als auch der Sonden oder Sondenspitzen beinhalten.
Die Positionierung der Sondenspitzen gemäß Aspekten des Verfahrens 300a (ob eine horizontale, vertikale oder anderweitige Positionierung) kann dass RS verwenden, das konfiguriert ist, um sich bewegende Komponenten und stationäre Komponenten miteinander und/oder mit einem gemeinsamen Koordinatensystem in Bezug zu setzen, wie das vorstehend beschrieben wurde. Dadurch können Informationen betreffend die Lage und/oder die Orientierung der Sonde und/oder der Sondenspitze (relativ zu der Probe, zu Manipulatoren, die in der CPBD-Kammer installiert sind, und/oder zu einem Kennfeld der Probe zum Beispiel) von dem RS verwendet werden, um geeignete Mitteilungen an das CR zu liefern. Folglich kann das CR geeignete Mitteilungen an eine Lage-Steuerungs-/Regelungsvorrichtung (z. B. die Lage-Steuerungs-/Regelungsvorrichtung 102 der 1 und 2) kommunizieren, um die Sonden genau über den Kontaktpunkten der Probe zu positionieren. In manchen Ausführungsformen jedoch kann die Präzision, mit welcher die Sonden oder Sondenspitzen über den Kontaktpunkten der Probe positioniert werden, verrin gert werden, wenn zum Beispiel ein Kontakt zwischen den Sondenspitzen und den Kontaktpunkten nicht notwendig ist, unter Umständen aufgrund der Verfügbarkeit von anderen Positionierungsvorrichtungen und/oder Positionierungsverfahren als jenen, die hinsichtlich des Prozesses 315 beschrieben wurden.
Die CR kann eine oder mehrere Sondenpositionierungs-Subroutinen enthalten, die die Lage und/oder Orientierung der Sonden relativ zu den Kontaktpunkten an der Probe überwachen und/oder detektieren, was von dem RS registriert werden kann. Die Sondenpositionierungs-Subroutinen können auch Abläufe enthalten zum Bestimmen, wann eine Sonde eine gewünschte Lage über einem Kontaktpunkt erreicht hat. Beispielhafte Abläufe für die Sondenpositionierung und für die Bestimmung, wann die Sonde die gewünschte Lage erreicht hat, umfassen ohne Einschränkung eine der CPBD zugeordnete Bildverarbeitung, bei welcher der CPB verwendet wird, um die Fluchtungsmarkierungen der Probe und/oder der darunterliegenden Plattform aufzufinden, Referenzierungs-Kennfelddaten, die durch das RS ermittelt wurden, den Betrieb der CPBD in einem Lernmodus, Referenzieren von absoluten Koordinaten an der Probe (wie zum Beispiel eine Liste von vorher bestimmten Koordinaten) und Ausführen eines automatisierten oder halbautomatisierten "Point-und-Click"-Prozesses.
Ein Prozess 320 des Verfahrens 300a umfasst das Herstellen eines physischen und elektrischen Kontakts zwischen den Sonden und den Kontaktpunkten an der Probe, wie zum Beispiel durch eine vertikale Translation der Sonden in Richtung auf die Probe über die Lage-Steuerungs-/Regelungsvorrichtung. Die Sondenpositionierung des Prozesses 320 kann im wesentlichen manuell, teilweise automatisiert oder im wesentlichen automatisiert erfolgen. Wenn mehr als eine Sonde verwendet werden, können die Sonden beispielsweise gleichzeitig nach unten bewegt werden, in Gruppen, eine nach der anderen, abhängig von Lage-Steuerungs-IRegelungsvorrichtung. In einer Ausführungsform umfasst die CR einen Ablauf zum Halten des Kontakts zwischen den Sonden und der Probe, bis ein oder mehrere Mess- oder Detektionsprozesse vollzogen sind.
Zum Beispiel kann nach dem Kontakt zwischen einer Sondenspitze und einem Kontaktpunkt an der Probe automatisch ein Signal erzeugt und zur Lage-Steuerungs-/Regelungsvorrichtung übertragen werden, die eine Subroutine der CR aktivieren kann. Die aktivierte Subroutine kann unter anderen Prozessen einen automatisierten Prozess zum Bestimmen der Qualität des mit der Probe hergestellten Kontakts enthalten.
Eine oder mehrere Probencharakteristiken werden in einem Prozess 330 des Verfahrens 300a gemessen oder detektiert, wobei der Prozess 330 im wesentlichen manuell, teilweise automatisiert oder im wesentlichen automatisiert erfolgen kann. Die vorstehend beschriebe CR kann eine Messeinrichtung aktivieren, um die Messung oder Detektion durchzuführen, unter Umständen nach dem Empfang von Kommunikationen, die den physischen und/oder elektrischen Kontakt zwischen der Sondenspitze und den Kontaktpunkten bestätigen. Die Messeinrichtung kann im wesentlichen ähnlich wie die Messeinrichtung 500 sein, die in den 1 und 2 gezeigt ist.
In manchen Ausführungsformen kann die Messeinrichtung eine im Handel erhältliche Vorrichtung sein und kann Software und/oder Hardware für die Durchführung oder Unterstützung der Messung oder Detektion von Probencharakteristiken enthalten. Die in dem Prozess 300 des Verfahrens 300a verwendete Messeinrichtung kann auch im wesentlichen ähnliche Aspekte wie die in dem US-Patent Nr. 6,208,151 beschriebene Messeinrichtung haben.
Wenngleich die Ausführungsform, die in 3A dargestellt ist, das Verfahren 300a in dem Format eines Flussdiagramms zeigt, sollte dieses Format nicht dahingehend verstanden werden, dass die dargestellten Komponenten des Verfahrens 300a in Reihe erscheinen. Zum Beispiel können mehr als eine der dargestellten Komponenten des Verfahrens 300a auch gleichzeitig durchgeführt werden. Ein solches Beispiel bedingt die Vorbereitung einer oder mehrerer Sonden, während eine oder mehrere weitere Sonden verwendet werden, um Charakteristiken der Probe zu messen oder zu detektieren, wobei eine solche Vorbereitung der Sonden in situ und/oder ex situ der CPBD erfolgen kann, in der die Probe untersucht wird. Die Sequenz der Komponenten des Verfahrens 300a kann ebenfalls von der in 3A dargestellten Sequenz abweichen. Darüber hinaus können eine oder mehrere Komponenten des Verfahrens 300a wiederholt oder eliminiert werden und dennoch im Rahmen der vorliegenden Offenbarung verbleiben.
In 3B ist zumindest ein Abschnitt einer weiteren Ausführungsform des in 3A gezeigten Verfahrens 300a dargestellt, das mit der Bezugsziffer 300b gekennzeichnet ist. Ausführungsformen des Verfahrens 300b können eine oder mehrere der Komponenten des Verfahrens 300a enthalten. Zum Beispiel enthält die Ausführungsform des Verfahrens 300b jede der Komponenten des Verfahrens 300a, das in 3A dargestellt ist, sowie eine oder mehrere zusätzliche Komponenten. Dadurch ist die folgende Beschreibung des Verfahrens 300b im wesentlichen auf solche Komponenten gerichtet, die im Hinblick auf das Verfahren 300a nicht ausdrücklich beschrieben wurden, wenngleich dies nur der Einfachheit und der Kürze halber geschieht und ohne den Umfang entweder des Verfahrens 300a oder des Verfahrens 300b in Rahmen der vorliegenden Offenbarung einzuschränken. Selbstverständlich können Ausführungsformen des Verfahrens 300a im Rahmen der vorliegenden Offenbarung auch eine oder mehrere Komponenten des in 3B gezeigten Verfahrens 300b umfassen.
Das Verfahren 300b kann einen Prozess 345 enthalten, durch welchen eine ex-situ-Vorbereitung einer oder mehrerer Sonden optional durchgeführt werden kann. Folglich ist der Prozess 345 in 3B durch gestrichelte Linien dargestellt, als Kontrast zu den durchgezogenen Linien. Dieser Regel, nach der optionale Prozesse, Schritte, Aktionen und/oder Operationen in gestrichelten Linien dargestellt sind, sowie die Richtungsangaben (Pfeile), die die Sequenz solcher Komponenten darstellen, wird nur der Klarheit halber gefolgt. Ferner impliziert die Darstellung eines Verfahrens, einer Verfahrenskomponente oder einer Sequenz anhand von durchgezogenen Linien im Gegensatz zu den gestrichelten Linien nicht die Notwendigkeit eines solchen Verfahrens, einer solchen Komponente oder Sequenz in einer bestimmten Ausführungsform und schränkt auch nicht den Umfang der vorliegenden Offenbarung auf nur solche Methoden ein, die jeden der anhand der durchgezogenen Linien dargestellten Aspekt enthalten. Im Gegenteil: jeder Aspekt, der anhand der durchgezogenen Linien oder gestrichelten Linien in den 3A und 3B oder in einer anderen Figur der vorliegenden Offenbarung dargestellt ist, kann in einem oder mehreren der unzähligen Vorrichtungen und Verfahren innerhalb des Rahmens der vorliegenden Offenbarung optional sein.
Die durch den Prozess 345 durchgeführte Sondenvorbereitung kann die Vorbereitung, Konditionierung und/oder Charakterisierung einer oder mehrerer Sonden umfassen, wie das vorstehend beschrieben wurde. Wie jedoch ebenfalls vorstehend beschrieben wurde, kann eine solche Vorbereitung, Konditionierung und/oder Charakterisierung hier kollektiv als "Vorbereitung" bezeichnet werden. Nichtsdestotrotz können einige Verfahren in dem Rahmen der vorliegenden Offenbarung keine Vorbereitung, Konditionierung und Charakterisierung von einer oder mehreren Sonden enthalten, sondern sie können speziell nur: (1) eine Vorbereitung; (2) eine Konditionierung; (3) eine Charakterisierung; (4) eine Vorbereitung und Konditionierung; (5) eine Vorbereitung und Charakterisierung; (6) eine Konditionierung und Charakterisierung enthalten, wobei die Vorbereitung einen oder mehrere Prozesse ausschließlich einer Konditionierung und Charakterisierung enthalten kann. Ebenso sind Aspekte, die hier als auf eine einzige Sonde anwendbar beschrieben sind, ebenfalls auf mehrere Sonden anwendbar, und Aspekte, die hier als auf mehrere Sonden anwendbar beschrieben sind, können ebenfalls auf eine einzige Sonde angewendet werden, wobei das Gleiche für einzelne und mehrere Sondenspitzen gilt.
Der Prozess 345 kann ein ex-situ-Prozess in dem Sinne sein, dass die Sonden, die durch den Prozess 345 vorbereitet werden, an einem Ort außerhalb der Kammer der CPBD vorbereitet werden, in der die Sonden anzuordnen sind, um eine Charakteristik einer in der CPBD orientierten Probe zu messen. Eine ex-situ-Vorbereitung des Prozesses 345 kann einen oder mehrere Prozesse enthalten zum Bestimmen, ob die Charakteristiken einer ausgewählten Sonde geeignet sind für die gewünschte Messung oder Detektion, für die die Probe zu verwenden ist. Zusätzlich oder alternativ kann die ex-situ-Vorbereitung des Prozesses 345 einen oder mehrere Prozesse für das Bewirken von Abhilfemaßnahmen (z. B. eine zusätzliche oder optionale Sondenvorbereitung) enthalten, wenn die Charakteristiken der Sonde für die beabsichtigte Messung oder Detektion nicht geeignet sind.
Zum Beispiel können sich Oxid oder andere Verunreinigungen, die die Brauchbarkeit einer Sonde als Messvorrichtung beeinträchtigen können, an der Sondenspitze bilden, bevor die Sonde in die CPBD-Kammer eingeführt wird. Folglich kann die ex-situ-Vorbereitung des Prozesses 345 einen oder mehrere chemische Tauchvorgänge einschließen, durch welche eine solche Verunreinigung beseitigt oder reduziert wird. Solche Prozesse können unter anderem einen oder mehrere Fluorwasserstoffsäure- oder Kaliumhydroxid-Tauchprozesse einschließen. Die ex-situ-Vorbereitung des Prozesses 345 kann auch oder alternativ einen oder mehrere Prozesse zum Schärfen der Spitze einer Sonde umfassen, um zum Beispiel deren Brauchbarkeit zu verbessern, wenn die Sonde zum Messen einer Charakteristik einer Probe verwendet wird. Jedoch muss das Verfahren 300b den Prozess 345 nicht einschließen, wenn zum Beispiel die gewählte Sonde ohne die Notwendigkeit einer ex-situ-Vorbereitung angemessen vorbereitet ist, wobei unter Umständen Ausführungsformen eingeschlossen sind, in denen die vorstehend beschriebene Sondenvorbereitung in situ erfolgt, nachdem die Sonden in die CPBD-Kammer eingeführt wurden. Nichtsdestotrotz kann bei Ausführungsformen, die eine ex-situ-Vorbereitung des Prozesses 345 einschließen, eine solche Vorbereitung im wesentlichen manuell, teilweise automatisiert oder im wesentlichen automatisiert erfolgen.
Die ex-situ-Vorbereitung des Prozesses 345 kann auch das Schärfen, Biegen, Formen und eine andere mechanische Bearbeitung einer oder mehrerer Sonden umfassen. Eine solche mechanische Bearbeitung kann die gesamte Sonde oder lediglich einen Bereich der Sonde betreffen, zum Beispiel die Sondenspitze, den Sondenschaft oder den Sondenkörper. In einer Ausführungsform umfasst die mechanische Bearbeitung das Biegen der Sonde, um einen Tauchvorgang zu erleichtern, zum Beispiel einen oder mehrere der vorstehend beschriebenen. Zum Beispiel können manche Sonden aus einem Drahtmaterialvorrat hergestellt sein und deshalb eine im wesentlichen zylindrische Form aufweisen, wobei der mechanische Biegevorgang eine oder mehrere Biegungen oder Windungen in die Sonde einbringen kann. In einer Ausführungsform ist es möglich, nur eine Biegung einzubringen, so dass die sich ergebende Sonde ein im wesentlichen L-förmiges Profil besitzt, obwohl die Biegung nicht notwendigerweise 90° betragen muss (z. B. kann die Biegung in manchen Ausführungsformen etwa 30°, in anderen Ausführungsformen etwa 45° und in wiederum anderen Ausführungsformen etwa 60° betragen). In Ausführungsformen, in denen die Sonde derart gebogen ist, dass sie mehr als eine Windung aufweist, kann die gebogene Sonde ein Zickzackprofil, eine Z-Form oder eine andere Form haben. Wenn Sonden mechanisch so bearbeitet werden, dass sie mehr als eine Biegung aufweisen, können die Biegungen auf verschiedenen Ebenen liegen. Zum Beispiel kann sich eine erste Biegung auf einer ersten Ebene und eine zweite Biegung auf einer zweiten Ebene befinden, wobei die erste und die zweite Ebene nicht koinzidieren und unter Umständen nicht parallel sind.
In Ausführungsformen, in denen die ex-situ-Vorbereitung des Prozesses 345 durchgeführt wird, kann die CR Abläufe für die Sondenvorbereitung als Gruppe von Abläufen implementieren, durch welche der gewählte Vorbereitungsprozess oder die gewählten Vorbereitungsprozesse unter anderen Möglichkeiten inner halb des Rahmens der vorliegenden Offenbarung durch Sensoren oder durch die Dauer einer solchen Bearbeitung überwacht werden. In einer Ausführungsform kann das Fortschreiten und/oder der Abschluss eines oder mehrerer Sonden-Vorbereitungsprozesse durch Abbildung überwacht oder bestimmt werden, zum Beispiel über die Kommunikation eines geeigneten Beendigungssignals, wenn die ex-situ-Vorbereitung abgeschlossen ist.
Das Verfahren 300b kann auch einen Prozess 350 umfassen, durch welchen eine oder mehrere gewählte Sonden in der Kammer der CPBD gelagert werden. Der Prozess 350 kann im wesentlichen manuell oder teilweise automatisiert erfolgen. Jedoch ist der Prozess 350 in einer Ausführungsform im wesentlichen automatisiert, so dass die Sonden, was die Einzelheiten anbelangt, wie zum Beispiel die Lagerorientierungen oder die Lagen der Sonden in der Kammer, mit nur wenigen oder ganz ohne Benutzereingaben in der Kammer gelagert werden können.
Das Verfahren 300b kann auch einen in-situ-Prozess 355 umfassen, durch welchen eine oder mehrere Sonden einer Sondenvorbereitung unterzogen werden können, während sie sich in der Kammer der CPBD befinden. Die in-situ-Sondenvorbereitung des Prozesses 355 kann im wesentlichen manuell oder teilweise automatisiert erfolgen. Jedoch kann auch die in-situ-Sondenvorbereitung des Prozesses 355 im wesentlichen automatisiert sein, unter Umständen durch den Einsatz eines automatisierten Sonden-Vorbereitungssystems (APPS). Das APPS kann hier oder auch anderswo als automatisiertes Sonden-Konditionierungssystem und/oder als automatisiertes Sonden-Charakterisierungssystem bezeichnet werden. In einer Ausführungsform kann das APPS als ein Teil der vorstehend beschriebenen CR implementiert sein, so dass das ebenfalls vorstehend beschriebene APPS wirksam sein kann, um eine oder mehrere Sonden über einen automatisierten Prozess vorzubereiten bzw. zu präparieren.
Ausführungsformen des vorstehend beschriebenen APPS können einen oder mehrere Sensoren, Elektroden oder Gegenelektroden umfassen, die wirksam sein können, um die Anwesenheit einer Sonde zu fühlen (z. B. in der CPBD-Kammer), so dass der Sensor, die Elektrode oder eine andere Komponente des APPS im wesentlichen in der Nähe der Probe positioniert werden können. Als Alternative oder zusätzlich kann die Sonde in der Nähe des Sensors oder der anderen Komponente des APPS positioniert werden. Die Nähe der Sonde und der APPS-Komponente kann etwa fünf cm oder weniger betragen, kann aber auch den tatsächlichen Kontakt zwischen der Spitze und der APPS-Komponente einschließen, abhängig von der Art der durchzuführenden Sondenvorbereitung. Wenn die gewünschte Nähe erreicht worden ist, können der Sensor oder die andere APPS-Komponente ein dies anzeigendes Signal an die CR kommunizieren, welches Signal das RS verwenden kann, um die Lage der Sondenspitze zu registrieren (z. B. als sich in einer Absolutlage befindend oder in einer Lage relativ zu einem Koordinatensystem des RS).
Wenn die Lage einer Sondenspitze registriert wurde, kann die CR automatisch eine gewählte Subroutine initiieren, die einen Prozess für eine Probenvorbereitung enthalten kann. Der für die Initiierung durch die CR ausgewählte Prozess, ob automatisiert oder nicht, kann von der Programmierung der CR abhängen.
In Ausführungsformen, in denen der ausgewählte Prozess eine Sondencharakterisierung enthält, können der Spitzendurchmesser, das Sondenmaterial und die Sondengeometrie unter anderen physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften der Sonde und der Sondenspitze gemessen und/oder detektiert werden. Solche Eigenschaften können durch einen oder mehrere Prozesse untersucht werden, die ohne Einschränkung Feldemissionsmessungen, visuelle Beobachtungen (z. B. mit einem SEM), energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDX) und Scanning-Auger-Mapping umfassen können. Implementierungen dieser und anderer Sondencharakterisierungsprozesse können durch Instruktionen (wie Subroutinen) gesteuert werden, die als Teil der CR zur Verfügung gestellt werden. Dadurch kann die CR konfiguriert werden, um unter anderem solche Prozesse zu initiieren, ihren Fortschritt zu überwachen und geeignete Beendigungsbefehle für die Prozesse zu erteilen.
In Ausführungsformen, in denen der gewählte Prozess eine Sondenkonditionierung umfasst, können Instruktionen (wie beispielsweise Subroutinen) für das Implementieren verschiedener Konditionierungsvorgänge als ein Teil der CR programmiert sein. Dadurch kann die CR auch oder alternativ konfiguriert sein, um solche Prozesse zu initiieren, ihren Fortschritt zu überwachen und um geeignete Beendigungsbefehle für die Prozesse zu erteilen. Sondenkonditionierungsprozesse, die gewählt werden können, können unter anderem eine Dekontaminierung der Sonde oder der Sondenspitze und/oder eine Schärfung der Sondenspitze umfassen. In einer Ausführungsform kann die CR konfiguriert sein, um einen Timer zu implementieren, der in Verbindung mit der Initiierung und/oder Beendigung einer oder mehrerer Sondenkonditionierungsabläufe verwendet werden kann. In der CR kann auch eine Schleife vorgesehen sein, so dass eine oder mehrere Konditionierungsabläufe für eine oder mehrere Sonden wiederholt werden können, bis ein verbesserter, gewünschter oder Schwellwert der Konditionierung erreicht ist. Die Wahl einer oder mehrerer Sondenkonditionierungsabläufe kann davon abhängen, welche Eigenschaft der Sondenspitze zumindest teilweise einer Verbesserung bedarf.
In einer Ausführungsform kann das APPS als eine Subroutine in der CR implementiert sein, um Befehle für die Durchführung eines oder mehrerer der folgenden Schritte zu liefern: (1) Pulsen; (2) Erhitzen mit beispielsweise einem E-Strahl, einem separaten Glühfaden, mit Laser oder durch Elektronenbeschuss; (3) Feldemission; (4) Feldionisierung; (5) Feldverdampfung; (6) Feldoberflächenschmelzen; (7) Ionenbeschuss/Ionenfräsen/Ionenzerstäubung; (8) in-situ Metallabscheidung; (9) Metalltauchen; (10) mechanisches Verformen der Spitze und (10) eine durch eine elektrische Ladung erzwungene dynamische Heißmetallfluss-Spitzenformung (ein Prozess, der nachstehend als elektrische Spit zenbearbeitung oder ETP bezeichnet wird). Während der Sondenkonditionierung durchgeführtes Pulsen kann das Kontaktieren der Spitzen umfassen, um Strom durch die Sonde zu schicken, um Verunreinigungen von der Spitze zu entfernen. Eine während der Sondenkonditionierung angewendete Erhitzung kann die Erhitzung durch einen Elektronenbeschuss enthalten, wobei freie Elektronen durch einen erhitzten Glühfaden erzeugt und durch ein elektrisches Feld beschleunigt werden, so dass sie mit der Sondenspitze kollidieren, wodurch die Spitze durch eine Umwandlung von kinetischer Energie in Wärmeenergie erhitzt wird. Dieses und/oder andere Verfahren zum Erhitzen einer Sondenspitze können während der Sondenvorbereitung (z. B. der Sondenkonditionierung) durchgeführt werden, um Oxide und Adsorbate zu desorbieren und dadurch die Spitze zu reinigen.
Feldemissionsprozesse, die für eine Sondenvorbereitung angewendet werden können, können das Betreiben einer Feldemission bei einem hohen Strom umfassen, was zu Änderungen der Spitzengeometrie führt, wodurch die Sondenspitze konditioniert wird. Feldionisierungsprozesse, die für eine Sondenvorbereitung angewendet werden können, können das Reinigen der Sondenspitze durch Anlegen eines Hochenergiefeldes zur Ionisierung von Atomen an der Spitze umfassen. In-situ-Metallabscheidungsprozesse, die für eine Sondenvorbereitung angewendet werden können, können die Zerstäubung eines Metalls auf der Sondenspitze umfassen. Metalltauchprozesse, die für eine Sondenvorbereitung angewendet werden können, können das Eintauchen zumindest des Spitzenbereichs der Sonde in eine Quelle geschmolzenen Metalls umfassen. Mechanische Verformungsprozesse, die für eine Sondenvorbereitung angewendet werden können, können das Ziehen und/oder Schmieden von Massenmaterial und/oder anderen Materialien umfassen, um eine Sondenspitze zu schärfen.
Die ETP kann angewendet werden, um eine Sonde und/oder eine Sondenspitze in einer nicht-oxidierenden Umgebung unter Verwendung von elektri schem Strom, eines elektrischen Feldes und einer thermischen Mobilisierung von Atomen wie beispielsweise Metallatomen, bei denen die Sonde oder die Sondenspitze eine im wesentlichen metallische Zusammensetzung hat, zu reinigen und/oder zu schärfen. Eine Ausführungsform der ETP, die zum Reinigen und zum Schärfen einer Sondenspitze verwendet werden kann, umfasst dass dichte Annähern einer stumpfen Sonde (die zu schärfen ist) und einer dünnen Sonde. Danach werden die Sonden mit unterschiedlichen Spannungen vorgespannt, so dass jegliches Oxid oder andere Dielektrikum oder jede andere Verunreinigung, die sich zwischen den beiden Sonden befindet, abgebaut wird. Zum Beispiel kann das Vorspannungspotenzial über der Sondenspitze etwa gleich oder größer sein als die Durchschlagspannung des Oxids, der Luft oder eines anderen Materials zwischen den Sondenspitzen, so dass ein Stromfluss zwischen den beiden Sonden hergestellt werden kann. Ein solches Oxid kann vorher gebildet worden sein oder sich gebildet haben oder sich unerwünscht gebildet haben, und seine Existenz kann vorher bestätigt oder lediglich vermutet worden sein. In einer Ausführungsform werden die Sonden auf ein relatives Differenzial von etwa 70 Volt vorgespannt.
Der resultierende Strom zwischen den zwei Sondenspitzen kann ausreichend sein, um ein lokales Schmelzen der dünneren Sondenspitze zu bewirken. Während die dünnere Sondenspitze schmilzt oder während die Atome des Metalls im wesentlichen mobil werden, bewirkt das den elektrischen Strom zwischen den Sonden führende elektrische Feld, dass das geschmolzene Metall der dünneren Sonde in Richtung auf die dickere Sonde beschleunigt wird. Wenn dies schnell genug passiert, kann sich der Großteil des geschmolzenen Metalls auf der größeren Sonde ablagern, während das Material an dem Kern der dünneren Sonde im wesentlichen in einer festen Phase bleiben kann. Der Transfer von Metall von der dünneren zur dickeren Sonde kann einen Spalt zwischen den beiden Sondenspitzen bilden, wobei ein fortdauerndes Wachsen des Spalts während des laufenden Metalltransfers von der dünneren zur dickeren Sonde zugelassen werden kann, bis der Spalt für eine ausreichende Trennung zwi schen den Sondenspitzen sorgt, um den durch das Spannungsdifferential hergestellten elektrischen Strom zu beenden. Die ETP kann in manchen Ausführungsformen die dünnere Sonde reinigen und/oder schärfen.
Die ETP kann bezogen auf die Kammer, die für die Charakterisierung einer Sonde verwendet wird, entweder ex situ oder in situ durchgeführt werden. Die Prozessumgebung, in der die ETP durchgeführt werden kann, kann unter anderen möglichen Faktoren auch aufgrund der Zusammensetzungen und/oder Geometrien der beiden Sondenspitzen variieren. Zum Beispiel kann die ETP in einer Umgebung (z. B. Luft bei Raumtemperatur) oder in einer Inertgas-Umgebung durchgeführt werden, unter Umständen bei einer höheren Temperatur (z. B. etwa 1000°C). Die ETP kann alternativ dazu in einem wesentlichen Vakuum durchgeführt werden, zum Beispiel bei einem nominalen oder maximalen Vakuum, das in einer Kammer einer CPBD erreichbar ist.
Ein weiterer Sondenvorbereitungsprozess, der während des Prozesses 355 (und/oder anderswo in dem Verfahren 300) durchgeführt werden kann, ist ein Kreuzsonden-Reinigungsprozess. In einer Ausführungsform kann ein Kreuzsonden-Reinigungsprozess die Positionierung der Schaft- oder Körperbereiche von zwei oder mehr Sonden in unmittelbarer Nähe oder in Kontakt in einer zueinander orthogonalen Orientierung umfassen, so dass eine geometrische Form entsteht, die einem Kreuz ähnlich ist. In anderen Ausführungsformen jedoch kann es sein, dass die Sonden zueinander nicht orthogonal sind, sondern dass sie in einem relativen Winkel von weniger als 90 Grad (z. B. etwa 30 Grad) orientiert sind. Danach kann elektrischer Strom durch die Sonden geleitet werden (unter Umständen ein einfacher Strom, wenn die Sonden in physischem Kontakt sind), so dass die Sonden durch Widerstandsheizen oder auf eine andere Weise auf eine höhere Temperatur gebracht werden. Bei hohen Temperaturen können Oxide und/oder andere Verunreinigungen, die sich vorher gebildet haben oder auf der Sondenspitze abgelagert haben, disloziert werden. Dieser Prozess kann als eine Alternative oder zusätzlich zu einer oder mehreren Sondenbearbeitungsabläufen, die vorstehend beschrieben wurden, durchgeführt werden.
Das vorstehend beschriebene APPS kann eine oder mehrere der vorstehend beschriebenen Sondenvorbereitungsabläufe enthalten, wovon einer oder mehrere als ein im wesentlichen automatisierter Prozess, wie hierin beschrieben, implementiert sein kann, wenngleich einer oder mehrere der Sondenvorbereitungsabläufe auch oder alternativ teilweise automatisiert und/oder im wesentlichen manuell erfolgen kann. Nichtsdestotrotz kann die CR in Ausführungsformen, in denen einer oder mehrere Sondenvorbereitungsabläufe verwendet werden und in denen die eine oder die mehreren Sondenvorbereitungsabläufe kollektiv enden, an die Lage-Steuerungs-/Regelungsvorrichtung oder die CPBD kommunizieren, dass eine solche kollektive Beendigung stattgefunden hat und/oder dass die Sonden für die anschließende beabsichtigte Probencharakterisierung angemessen vorbereitet sind. Eine solche Kommunikation kann ebenfalls als eine im wesentlichen automatisierte Funktion implementiert sein.
Das Verfahren 300b kann auch einen Prozess 380 umfassen, durch welchen Sonden und/oder Sondenspitzen, die in einem Manipulator oder in einer anderen Positionierungsvorrichtung in der CPBD-Kammer installiert sind, mit weiteren in der CPBD-Kammer gelagerten Sonden und/oder Sondenspitzen ausgetauscht werden können. Zum Beispiel kann ein Endeffektorgestell, das sich in der CPBD-Kammer befindet und das durch den Manipulator zugänglich ist, Ersatzsonden und/oder Ersatzsondenspitzen lagern, die im wesentlichen jenen gleichen, die in einem Manipulator installiert sind, so dass eine oder mehrere Sonden und/oder Sondenspitzen, die übermäßig stumpf oder kontaminiert werden, gegen schärfere oder sauberere Sonden und/oder Sondenspitzen ausgetauscht werden können. Jedoch können die in dem Endeffektorgestell gelagerten Sonden und/oder Sondenspitzen bezogen auf die Art von Messung oder Detektion, für welche die in dem Manipulator installierten Sonden und/oder Sondenspitzen konfiguriert sind, auch für eine andere Art von Messung oder Detektion einer Probencharakteristik konfiguriert sein. Zusätzlich oder alternativ können die in dem Endeffektorgestell gelagerten Sonden und/oder Sondenspitzen zum Messen oder Detektieren einer bezogen auf die Probencharakteristik, für deren Messung und/oder Detektion die in dem Manipulator installierten Sonden und/oder Sondenspitzen konfiguriert sind, anderen Charakteristik der Probe konfiguriert sein.
Der Austausch von Sonden und/oder Sondenspitzen zwischen dem Manipulator und dem Endeffektorgestell kann im wesentlichen manuell, teilweise automatisiert oder im wesentlichen automatisiert erfolgen. Zusätzlich zu dem Austausch der Sonden, Sondenspitzen und/oder Endeffektoren kann der Prozess 380 unter anderen Prozessen solche für die Positionierung des Manipulators in der Nähe des Gestells oder der Lagerkonstruktion, wo zusätzliche Endeffektoren gelagert sind, für das Testen von ausgetauschten Endeffektoren und für die Umpositionierung des Manipulators in Richtung auf einen Sondenvorbereitungsbereich oder auf die zu untersuchende Probe umfassen. Einer oder mehrere der Abläufe des Prozesses 380 können durch Befehle oder Subroutinen in dem vorstehend beschriebenen APS, wie zum Beispiel in der dem APS zugeordneten CR, implementiert sein.
Das beschriebene Endeffektorgestell kann im wesentlichen einer Gestellkonstruktion gleichen, unter Umständen ähnlich wie bei der in 5 gezeigten und nachstehend beschriebenen Vorrichtung 500. Andere Endeffektor-Lagerkonstruktionen liegen jedoch ebenfalls innerhalb des Rahmens der vorliegenden Offenbarung. Zum Beispiel kann der Endeffektor ein umlaufendes oder statisches Magazin, eine Patrone oder eine andere Konstruktion sein, enthalten oder einer solchen gleichen. Das Endeffektorgestell kann auch eine elektromechanische Vorrichtung sein oder enthalten, wie diese verwendet werden kann, um Ausgabe-Endeffektoren teilweise zu automatisieren, im wesentlichen zu automatisieren oder diese anderweitig zu unterstützen und/oder um Endeffektoren gemäß den Aspekten der vorliegenden Offenbarung zu ersetzen oder zu verjüngen. Der Einfachheit halber wird in der vorliegenden Beschreibung jedoch auf ein Endeffektorgestell Bezug genommen.
Das Verfahren 300b kann auch einen Prozess 385 umfassen, durch welchen Sonden und/oder Sondenspitzen beispielsweise durch Reinigen und/oder Formen verjüngt werden können. Die Verjüngung des Prozesses 385 kann einen oder mehrere der Sondenvorbereitungsprozesse einschließen, die hierin beschrieben sind oder ansonsten im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegen. Der Prozess 385 kann im wesentlichen manuell, teilweise automatisiert oder im wesentlichen automatisiert erfolgen. Zum Beispiel können einer oder mehrere der Abläufe des Prozesses 385 durch Instruktionen oder Subroutinen in dem vorstehend beschriebenen APS implementiert sein, zum Beispiel in der dem APS zugeordneten CR.
Das Verfahren 300b kann auch einen Prozess 340 umfassen, durch welchen eine Probe aus einem Probenuntersuchungsbereich in der CPBD entfernt werden kann, umfassend die vollständige Entfernung der Probe aus der CPBD. Eine solche Entfernung bzw. Entnahme kann im wesentlichen manuell, teilweise automatisiert oder im wesentlichen automatisiert erfolgen. In einer Ausführungsform kann die CR nach dem erfolgten Messen oder Detektieren aller gewünschten Charakteristiken einer Probe Instruktionen oder Subroutinen ausführen, um den Manipulator oder andere Positionierer zu dem Endeffektorgestell zurückzubewegen, um Endeffektoren auszutauschen, während gleichzeitig die untersuchte Probe entnommen wird und eine neue Probe für die Einführung in die CPBD-Kammer vorbereitet wird, was durch die Verwendung von Greifern, Zangen und/oder anderen Werkzeugen und/oder Methoden einschließlich der dem Fachmann bekannten Methoden bewerkstellig werden kann.
Das Verfahren 300b kann einen oder mehrere Abläufe umfassen, durch welche eine oder mehrere Proben innerhalb oder außerhalb der CPDB-Kammer vor und/oder nach der Untersuchung bearbeitet werden können. Solche Abläufe können die ex-situ-Bearbeitung von zwei oder mehr Proben parallel oder in Reihe, die in-situ-Bearbeitung von zwei oder mehr Proben parallel oder in Reihe und/oder die ex-situ-Bearbeitung von einer oder mehr Proben parallel oder in Reihe mit der in-situ-Bearbeitung von einer oder mehreren Proben umfassen. Solche Prozesse können unter anderen möglichen DUT-Bearbeitungsabläufen einen Prozess 360 umfassen, durch welchen ein Prüfling (DUT) deprocessed werden kann, einen ex-situ-Prozess 365, der angewendet werden kann, um einen DUT vor seiner Einführung in die CPBD für die Untersuchung vorzubereiten, und/oder einen Prozess 370, durch welchen der DUT zur CPBD transferiert oder anderweitig in die CPBD eingeführt werden kann. Weitere Beispiele enthalten unter anderen möglichen DUT-Bearbeitungsabläufen einen in-situ-Prozess 375, der angewendet werden kann, um einen DUT für die Prüfung vorzubereiten, sobald der DUT in die CPBD eingeführt worden ist, einen Prozess 390, der angewendet werden kann, um einen DUT innerhalb der CPDB-Kammer grob und/oder präzise zu positionieren oder orientieren, und einen Prozess 395, der angewendet werden kann, um einen DUT aus der CPBD zu entfernen, sowie Kombinationen der einen oder anderen dieser Prozesse.
Dadurch können eine oder mehrere Ausführungsformen des Verfahrens 300b eine Mehrzahl von solchen DUT-Vorbereitungsabläufen umfassen, die in der vorliegenden Beschreibung kollektiv als DUT-Vorbereitung 397 bezeichnet werden können. In der in 3B dargestellten Ausführungsform umfasst das Verfahren 300b eine DUT-Vorbereitung 397, die jeden der Prozesse 360, 365, 370, 375, 390 und 395 umfasst. Selbstverständlich kann das Verfahren 300b in anderen Ausführungsformen eine von der in 3B dargestellten Ausführungsform abweichende DUT-Vorbereitung 397 umfassen.
Ein DUT kann im wesentlichen einer oder mehreren der vorstehend beschriebenen Proben ähnlich sein, die geeignet sind, in einer CPBD untersucht zu werden, um ihre Charakteristiken zu messen oder zu detektieren. Alternativ kann ein DUT zumindest ein Teil eines speziellen Transistors oder einer anderen Einrichtung, die an solchen Proben oder integral mit solchen Proben ausgebildet sind, sein oder einen solchen aufweisen. Dennoch können die Begriffe "Probe" und "DUT" der Einfachheit halber im Hinblick auf manche Aspekte der vorliegenden Offenbarung gegeneinander ausgetauscht werden.
Der Prozess 360 des Verfahrens 300b kann einen oder mehrere optionale Abläufe für das Deprocessing einer Probe sein oder enthalten. In einer Ausführungsform umfasst ein solches Proben-Deprocessing das Entfernen einer oder mehrerer Schichten der Probe, um ein interessierendes Merkmal an der Probe freizulegen. Der Prozess 365 des Verfahrens 300b kann einen oder mehrere optionale Abläufe für die Vorbereitung einer Probe zum Einführen in die CPBD sein oder enthalten, einschließlich anderer Abläufe als die Deprocessing-Abläufe des Prozesses 360. Einer oder beide der Prozesse 360 und 365 können im wesentlichen manuell, teilweise automatisiert oder im wesentlichen automatisiert erfolgen. Zum Beispiel kann ein solches Deprocessing und/oder eine solche Probenvorbereitung durch die CR als automatisierter Prozess des APS implementiert sein. In einer solchen Ausführungsform werden Abläufe für das Deprocessing und/oder Vorbereiten einer Probe durch Sensoren initiiert, eingestellt und beendet, die wirksam sind, den Status des Ablaufs zu überwachen. Die Sensoren und die CR kommunizieren, um den Ablauf als einen automatisieren Prozess zu bewirken. Während zahlreiche Abläufe für die Probenvorbereitung angewendet werden können, umfassen Beispiele unter anderem chemisches Reinigen (z. B. durch HF-Tauchen), chemisch-mechanisches Polieren oder chemisch-mechanisches Planieren (in der vorliegenden Beschreibung kollektiv CPM genannt), eine selbstaufbauende Monoschichtabscheidung (SAM) (zum Beispiel nach dem Reinigen, um eine Oxidation zu verhindern), selektives Abscheiden von einer oder mehreren leitenden und/oder passivierenden Schichten (z. B. um eine Oxidation zu verhindern) und selektives Abscheiden von Flüssigmetall und/oder nichtoxidierendem Metall.
Der Prozess 370 des Verfahrens 300b kann das Transportieren der Probe in die CPBD-Kammer umfassen, unter Umständen von einer Probenladestation, die unter anderen Mitteln zum Sichern einer Probe während des Transports im wesentlichen ähnlich sein kann wie eine Beladekammer, eine Wafer-Kassette, ein Wafer-Band/Ring, ein GEL-PAK oder eine andere Kassettenpackung und/oder eine Vakuum-Freigabe oder eine andere Art von Tragboden oder diese enthalten kann. Ein automatisiertes Probentransportsystem (ASTS) kann als Teil der vorstehend beschriebenen CR implementiert sein und kann zum Beispiel verwendet werden, um Proben bezogen auf die CPBD zu laden oder entladen. Zum Beispiel kann das ASTS als eine Gruppe von Methoden oder Subroutinen implementiert sein, um den Status und/oder die Lage der relevanten Einrichtungen zu überwachen und/oder Befehle auszuführen oder zu liefern.
Das ASTS kann durch eine geeignete Software und Hardware freigegeben werden, um Informationen zu kommunizieren, die von der CR und/oder dem RS verwendet werden. Zusätzlich zu der solche Kommunikationen unterstützenden Software und Hardware kann das ASTS einen Transportmechanismus aufweisen oder einem solchen zugeordnet sein, der konfiguriert ist, um für den physischen und mechanischen Aspekt des Transferierens der Proben zwischen einer Probenladestation und der Probenkammer zu sorgen. Zum Beispiel kann der Transportmechanismus einen oder mehrere elektrische Motoren, piezoelektrische Motoren, MEMS-Motoren und/oder pneumatische Betätigungseinrichtungen, unter anderem Mechanismen, die eine Bewegung aufprägen, aufweisen und ebenso Einrichtungen oder Merkmale für eine Reibungsreduzierung.
Der eine oder die mehreren in-situ-Abläufe des Prozesses 375 können eine Probenkonditionierung oder eine andere Probenvorbereitung umfassen, die von der CPBD Gebrauch macht, sowie eine fokussierte Ionenstrahlzerstäubung (FIB), eine Zerstäubung nichtflüssiger Metallionen, eine Ionenpistolen-Zerstäubung, eine Plasmareinigung, eine reaktive Gasreinigung und/oder eine Radikalenreinigung (z. B. um Radikale zu entfernen), wobei jedes dieser Verfahren durch Instruktionen oder Subroutinen der CR implementiert werden kann. In einer Ausführungsform enthält der Prozess 375 die Reinigung der Probe in situ mit einem Plasmareinigungsverfahren unter Verwendung einer EVACTRON-Vorrichtung, die im Handel bei XEI Scientific, Redwood City, CA erhältlich ist. Allgemein können solche Vorrichtungen ein energiearmes RF-Plasma verwenden, um aus Luft Sauerstoffradikale zu machen, die dann Kohlenwasserstoffe oxidieren und (z. B. von den Innenflächen eines SEM und/oder von Proben, Sonden und anderen Gegenständen darin) chemisch wegätzen. Wie in dem der EVACTRON-Vorrichtung beigelegten Bedienungshandbuch beschrieben ist, wird die Vorrichtung an dem Einlass einer Probenkammer montiert. Das Plasma selbst ist auf die EVACTRON-Kammer beschränkt, was eine Beschädigung der Instrumente oder der Probe durch Ionen- und Elektronenbeschuss verhindert. Die Radikalen werden durch Konvektion aus dem Plasma ausgetragen und in die Gesamtheit der Probenkammer eingetragen. Diese Radikalen oxidieren Kohlenwasserstoff zu CO-, H₂O- und CO₂-Gasen, die durch eine Vakuumpumpe entfernt werden. Der Prozess 380 kann eine Bodenberührung der Probe an einem Punkt oder an einem Ort vorsehen, wo die Untersuchung stattfindet, unter Umständen relativ zu der CPBD-Kammer. In einer Ausführungsform wird die Probe auf der Bühne, Plattform oder einer anderen die Probe in der Kammer stützenden Konstruktion aufgesetzt. Die Probe kann aber auch in der Kammer hängend angeordnet sein, zum Beispiel durch Kleben, Greifen oder durch eine andere Art der Verbindung von einer oder mehreren Sonden mit einer oder mehreren Oberflächen oder Merkmalen der Probe, wobei eine oder mehrere zusätzliche Sonden verwendet werden können, um die gewünschte Sondencharakteristik zu erlangen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens 300b kann die Anwesenheit einer Probe in der CPBD-Kammer an die CR kommuniziert werden, sobald eine Probe (z. B. durch den Prozess 370) in die CPBD-Kammer eingeführt und optional eine in-situ-Vorbereitung (z. B. durch den Prozess 375) durchgeführt wurde. Unter Umständen auch nach Erhalt der Information, dass die Sonden sachge mäß vorbereitet wurden und/oder die Probe adäquat in der CPBD-Kammer aufgesetzt wurde, kann die CR auf das RS und auf die Lage-Steuerungs-/Regelungsvorrichtung zugreifen, um unter anderen Aktionen die Sondenspitzen über dem Kontaktpunkt oder über einem interessierenden Merkmal an der Probe in Anordnung zu bringen. In diesem Zusammenhang bezieht sich der Begriff "über" den Kontaktpunkten auf eine Position, von der aus eine endgültige Trajektorie zu dem Kontaktpunkt bestimmt und ausgeführt werden kann. Zum Beispiel kann eine solche Position, von der die endgültige Trakjektorie ausgeht, lotrecht zu einer Ebene sein, in der sich die Kontaktpunkte kollektiv befinden.
In 4 zeigt die perspektivische Ansicht zumindest einen Abschnitt einer Ausführungsform eines Positionierers 400 gemäß den Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Der Positionierer ist ein Beispiel des vorstehend beschriebenen Positionierers oder Manipulators, deren jeder verwendet werden kann, um eine oder mehrere Sonden 440 zu positionieren, die während des Messens oder Detektierens einer Charakteristik einer in einer CPBD untersuchten Probe zum Einsatz kommen, wie zum Beispiel in der Vorrichtung 100 von 1 oder in der Vorrichtung 200 von 2 und/oder gemäß den Aspekten der jeweils in den 3A und 3B gezeigten Verfahren 300a oder 300b. Der Positionierer 400 und andere Manipulatoren innerhalb des Rahmens der vorliegenden Offenbarung können eine Auflösung haben, die etwa gleich der Auflösung der CPBD ist, in der der Positionierer zum Einsatz kommt, und/oder etwa gleich der Dimensionen der Merkmale, die an einer Probe in der CPBD untersucht werden. In anderen Ausführungsformen kann die Auflösung der Positionierer größer sein (d.h. kleinere Inkremente) als die Auflösung der CPBD und/oder der Probendimensionen. Nichtsdestotrotz sind Aspekte der vorliegenden Offenbarung auch auf Ausführungsformen anwendbar, in denen die Positionierer-Auflösung kleiner ist als die Auflösung der CPBD und/oder der Probendimensionen. Zum Beispiel können die Sonden 440 des Positionierers 400 gemäß den Aspekten des Auswahlprozesses 305 des in 3A dargestellten Verfahrens 300a gewählt werden. Die Sonden 440 können auch gemäß den Aspekten des Austauschsprozesses 380 des Verfahrens 300b ausgetauscht werden, um stumpf gewordene und/oder kontaminierte Sonden gegen schärfere und/oder sauberere Sonden auszutauschen, oder wenn Sonden mit einer anderen Nutzwert angebracht sind, basierend auf einer bestimmten Charakteristik, die gesammelt wird, oder einer bestimmten Probe oder eines bestimmten Probenmerkmals, die/das untersucht wird.
Der Positionierer 400 kann einen Endeffektor 444 aufweisen, an welchem die Sonden dauerhaft oder abnehmbar angebracht sind. Die Sonden 440 können polykristalline Wolfram-Drahtsonden umfassen, die unter Umständen einen "Schaft"-Durchmesser zwischen etwa 0,25 mm und etwa 0,50 mm und eine konisch zulaufende Spitze haben, wobei der Krümmungsradius des Spitzenscheitels weniger als etwa 10 nm betragen kann.
Der Endeffektor 444 kann dauerhaft oder abnehmbar mit einem Positioniererkörper oder -griff 450 gekoppelt sein. Zum Beispiel kann eine lösbare Verbindung über ein oder mehrere korrespondierende Paare von Stiften 454 und Fassungen 448 bewerkstelligt werden. Dadurch kann der Endeffektor 444 in einer Ausführungsform eine oder mehrere Untersuchungssonden (440) und eine oder mehrere Montagesonden (454, die für das Zusammensetzen des Endeffektors 444 mit dem Positionierer 450 verwendbar sind) umfassen. Jede Stift/Fassungs-Paarung kann mit einer der Sonden 440 korrespondieren, wie in der dargestellten Ausführungsform, oder mit mehr als einer der Sonden 440. Ähnlich kann jede Fassung 448 elektrisch mit einer oder mehreren Leitungen verbunden sein, die sich von dem Körper 450 erstrecken. Jedoch liegen auch andere Mittel zur lösbaren Befestigung des Endeffektors 444 oder der Sonden 440 an dem Positionierer 450 im Rahmen der vorliegenden Offenbarung.
Der Endeffektor 444 kann auch konfiguriert sein, um in einem Endeffektorgestell, wie zum Beispiel das vorstehend beschriebene, gelagert oder ander weitig damit in Verbindung sein. Wie in 4 dargestellt ist, kann der Endeffektor 444 in einer Ausführungsform eine oder mehrere Abflachungen 446 haben und/oder eine oder mehrere andere Schnittstellen, die dem Endeffektorgestell entsprechen oder die konfiguriert sind, um mit dem Endeffektorgestell zusammenzuwirken. Die Abflachungen 446 oder andere Bereiche des Endeffektors 444, einschließlich eines Bereichs, der konfiguriert ist, um die Verbindung mit einem Endeffektorgestell zu bilden, können eine vorgegebene Orientierung relativ zu den Sonden 440 aufweisen, so dass die Orientierung der Sonden 440 bekannt sein kann, sobald der Endeffektor 444 mit dem Körper 450 verbunden ist. Zum Beispiel können die Abflachungen zwei im wesentlichen parallele Abflachungen auf gegenüberliegenden Seiten des Endeffektors 444 aufweisen, und die Orientierungen jeder Sonden 440 relativ zu einer oder mehr Kanten oder Oberflächen der Abflachungen 446 können bekannt sein.
5 ist eine perspektivische Ansicht zumindest eines Abschnitts einer Ausführungsform einer Vorrichtung 500 gemäß den Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Die Vorrichtung 500 umfasst ein Endeffektorgestell 555, das im wesentlichen gleich dem(den) vorstehend beschriebenen Endeffektorgestell(en) sein kann. Die Vorrichtung 500 umfasst auch eine Vielzahl von Endeffektoren 440, die im wesentlichen dem in 4 gezeigten Endeffektor 440 ähnlich sein können. Die Vorrichtung 500 weist auch ein Manipulatormodul 560 auf, das im wesentlichen ähnlich sein kann wie die vorstehend beschriebenen Manipulatormodule, zum Beispiel das in 2 gezeigte Manipulatormodul 260. Das Manipulatormodul 560 kann einen Positionierer oder Positioniererkörper 450 aufweisen, der im wesentlichen ähnlich ist wie der in 4 gezeigte Positioniererkörper 450.
Das Manipulatormodul 560 ist mit einer Manipulatormodul-Schnittstelle 511 einer Manipulationsplattform 510 gekoppelt. Die Manipulatormodul-Schnittstelle 511 und die Manipulationsplattform 510 können jeweils im wesentlichen ähnlich sein wie die Manipulatormodul-Schnittstellen 212 und die Manipulationsplatt form 210 in 2. Zum Beispiel können das Manipulatormodul 560 und die Manipulationsplattform 510 konfiguriert sein für die Installation in einer CPBD-Kammer, wie beispielsweise die in 1 gezeigte CPBD 104 oder die in 2 gezeigte CPBD 104.
Wie in 5 gezeigt ist und vorstehend mit Bezug auf 4 erläutert wurde, kann eine Mehrzahl von Sonden 440 in jeweilige Endeffektoren 444 eingesetzt werden. Jedoch können zusätzlich zu den Sonden 440 ein oder mehrere Werkzeuge, einschließlich solcher mit unterschiedlichen Fähigkeiten, in einen oder mehrere der Endeffektoren 444 eingesetzt werden. Wenn ein solchermaßen zusammengesetzter Endeffektor 444 mit einem Positionierer 450 gekoppelt wird, kann der Positionierer 450 über mehr als eine Mess- oder Detektionsfähigkeit verfügen und unter Umständen über mehr als eine Manipulierfähigkeit. Eine solche Manipulationsfähigkeit kann in Verbindung mit und/oder zur Unterstützung der Messung und/oder Detektion einer oder mehrerer Charakteristiken einer oder mehrerer in einer CPBD untersuchter Proben genutzt werden. Zum Beispiel können mehrfache unabhängige elektrische Sonden 440 in einen Endeffektor 444 eingesetzt werden, wodurch ein Positionierer 450 mit einem solchen Endeffektor hilfreich sein kann beim Messen verschiedener Arten von Proben. Darüber hinaus können mehrfache Positionierer 450, die mit Endeffektoren 444 mit mehrfachen darin eingebauten Sonden 440 versehen sind, verwendet werden, um Messungen gemäß den in vorliegender Beschreibung beschriebenen automatisierten Prozessen durchzuführen.
Außerdem können Merkmale einer gegebenen Probe erfordern, dass die Sonden 440 rekonfiguriert oder unabhängig bewegt werden. Dadurch können in manchen Ausführungsformen ein oder mehrere unabhängige Feinbewegungs-Positionierer mit einem oder mehreren Grobbewegungs-Positionierern verbunden sein, wobei eine oder mehrere der Feinbewegungs- und der Grobbewegungspositionen im wesentlichen den anderen hierin beschriebenen Positionen oder Manipulatoren ähnlich sein können, mit der möglichen Ausnahme des Maßstabs.
Die in einen mit einem Positionierer 430 gekoppelten Endeffektor 444 eingesetzten Sonden 440 können rekonfiguriert werden, um Messungen von Proben mit unterschiedlichen Merkmalskonfigurationen zu ermöglichen. Zum Beispiel können manche dieser Sonden 440 flexibel sein, so dass sie mit Ausführungsformen der vorstehend beschriebenen Positionierer im Mikro- und/oder Nanobereich oder anderweitig rekonfiguriert werden können. In einer Ausführungsform kann ein erster Positionierer in der Nähe eines zweiten Positionierers orientiert werden, so dass der erste Positionierer den zweiten Positionierer oder eine oder mehrere Sonden, mit denen der zweite Positionierer bestückt ist, erfassen oder anderweitig damit in Verbindung gelangen kann, um eine oder mehrere Sonden nach ihrer initialen Orientierung durch den zweiten Positionierer zu ziehen, zu biegen oder anderweitig umzupositionieren. Diese und andere Manipulationen innerhalb des Rahmens der vorliegenden Offenbarung können durchgeführt werden, bevor oder nachdem die Sonden in die Probenkammer einer CPBD (d.h. entweder ex situ oder in situ relativ zu der CPBD) eingeführt wurden.
In einer Ausführungsform werden die Sonden 440 in die Endeffektoren 444 eingesetzt, und die Endeffektoren 444 werden in dem Endeffektorgestell 555 in Anordnung gebracht, wie zum Beispiel in einer oder mehreren der dargestellten Endeffektorstationen 558, die konfiguriert sind, um einen Endeffektor 444 aufzunehmen und zu halten, wenn er nicht zum Messen oder Detektieren von Probencharakteristiken im Einsatz ist. Die Endeffektoren 444 können durch einen ex-situ-Prozess oder einen in-situ-Prozess, der im wesentlichen manuell, teilweise automatisiert oder im wesentlichen automatisiert erfolgen kann, in das Endeffektorgestell 555 eingesetzt werden. Danach kann das Endeffektorgestell 555 mit einer Manipulatormodul-Schnittstelle 511 der Manipulationsplattform 510 gekoppelt werden, entweder bevor oder nachdem die Manipulationsplattfrom 510 in einer CPBD-Kammer positioniert wurde.
Das Endeffektorgestell 555 kann durch einen oder mehrere Prozesse, die kollektiv im wesentlichen manuell, teilweise automatisiert oder im wesentlichen automatisiert sein können, in die CPBD-Kammer eingeführt werden. Zum Beispiel kann das Endeffektorgestell 555 vor dem Einführen in die CPBD-Kammer in eine Beladekammer eingeführt werden, wobei Sensoren den Druck und/oder andere Konditionen der Beladekammer und/oder CPBD-Kammer bestimmen können, und wobei solche Konditionen an die vorstehend beschriebene CR kommunizert werden, um zu bestimmen, wann die geeigneten Bedingungen für den Transport des Endeffektorgestells 555 von der Beladekammer in die CPBD-Kammer vorliegen. Eine Ausführungsform eines im wesentlichen automatisierten Prozesses, durch welchen das Endeffektorgestell 555 von der Ladekammer in die CPBD-Kammer transportiert werden kann, umfasst den Einsatz eines Beschickers, eines Förderers, eines Teile-Zubringers oder eines ähnlichen Transfermechanismus, einschließlich solche, die mit Lagesensoren oder anderen Ortungsmerkmalen ausgestattet sind. Der Transfermechanismus kann auch konfiguriert sein, um an die CR Informationen zu kommunizieren betreffend die Tatsache, dass ein Endeffektor 444 in der CPBD-Kammer positioniert worden ist.
Sobald das Endeffektorgestell 555 in der CPBD-Kammer positioniert ist, kann der Austausch eines Endeffektors 444 aus dem Endeffektorgestell 555 an einem Positionierer 450 erfolgen, indem beispielsweise das Gestell 555 dem Positionierer 450 präsentiert wird. Eine Positionierungsbühne des Manipulatormoduls 560 kann das Gestell 555 und den Positionierer 450 derart positionieren, dass die Sifte 454 eines Endeffektors 444 und die Fassungen 448 eines Positionierers 450 koinzidieren. Die Positionierungsbühne kann sich dann translatorisch oder auf andere Weise von der Endeffektorstation 558 wegbewegen, so zum Beispiel in eine Richtung, die mit der Funktion der dargestellten U-förmigen Geometrie der Endeffektorstation 558 übereinstimmt. Selbstverständlich können eine oder mehrere Endeffektorstationen 558 andere Geometrien aufweisen. Dieser Prozess kann auch umgekehrt werden, im wesentlichen so, dass er für den Austausch eines Endeffektors 444 angewendet werden kann, oder andere Prozesse, in denen ein Endeffektor 444 unter Verwendung eines Positionierers 450 in das Endeffektorgestell 555 rücküberführt oder das Endeffektorgestell 555 anderweitig bestückt werden kann. Solche Prozesse können im wesentlichen manuell, teilweise automatisiert oder im wesentlichen automatisiert sein, unter Umständen in ähnlicher Weise wie das Entfernen eines Endeffektors 444 aus dem Endeffektorgestell 555. Zum Beispiel können Kommunikationen durch Operationen einer Lage-Steuerungs-/Regelungsvorrichtung oder eine andere für die Steuerung/Regelung des Betriebs des Positionierers 450 konfigurierte Einrichtung bestimmt und gesendet werden, und Kommunikationen können auch durch Operationen der CPBD und/oder der CR bestimmt und gesendet werden.
In 6 ist ein Flussdiagramm zumindest eines Abschnitts einer Ausführungsform eines Verfahrens 600 gemäß den Aspekten der vorliegenden Offenbarung dargestellt. Das Verfahren 600 kann in einem teilweise oder einem im wesentlichen automatisierten Point-und-Click-Prozess und/oder mit dem vorstehend beschriebenen RS angewendet werden, zum Beispiel für die Sondenpositionierung. Dadurch kann das Verfahren 600 zum Beispiel in der Vorrichtung 100 von 1 oder in der Vorrichtung 200 von 2 implementiert sein oder von dieser durchgeführt werden. Folglich kann das Verfahren 600 in Verbindung mit der in 4 gezeigten Vorrichtung 400 und/oder der Vorrichtung 500 von Figur durchgeführt werden. Das Verfahren 600 kann auch in Verbindung mit Ausführungsformen der in den 3A und 3B gezeigten Verfahren 300a und 300b angewendet oder durchgeführt werden, ob im wesentlichen auf parallele, serielle oder verkettete Weise. Das Verfahren 600 kann auch in Übereinstimmung mit dem vorstehend beschriebenen APS, der CR und/oder dem RS implementiert werden.
Das Verfahren 600 kann durchgeführt werden, um eine Sondenpositionierung zu erreichen, die durch Abbildung von Sondenstrom geführt wird. Die Aspekte der Sondenstromabbildung können ähnlich sein wie die Aspekte der Probenstromabbildung – ein Prozess, der dem Fachmann bekannt ist. Jedoch wird gemäß den Aspekten der Sondenstromabbildung elektrischer Strom durch die Sonde geschickt, im Gegensatz zu (oder zusätzlich zu) einem elektrischen Strom, der durch eine untersuchte Probe geleitet wird. Die Sondenstromabbildung kann das Messen des Stroms von oder zwischen einer oder mehreren Sonden, einer Probe und/oder einer Masse, wie beispielsweise eine Funktion der Rasterlage oder der Koordinaten des CPB einer CPBD (als eine "Karte" zum Beispiel) umfassen.
Wenn ein halbautomatisierter Click-und-Point-Prozess angewendet wird, kann der Untersuchungsprozess zumindest zeitweise von einem vormals funktionierenden Automatisierungsschema abweichen. Jedoch kann sich eine solche Automatisierung, sobald die Sonden korrekt über den Kontaktpunkten in Anordnung gebracht sind, Wiedereinstellen, wobei zum Beispiel eine Lage-Steuerungs-/Regelungsvorrichtung Signale an die CR kommunizieren kann, die die Untersuchung in einer Schleife zurück in das automatisierte Schema führen.
Das Verfahren 600 umfasst einen Prozess 605, durch welchen ein DUT (Prüfling) beispielsweise durch ein SEM oder eine andere CPDBD abgebildet werden kann. Der Prozess 605 kann auch das Abbilden einer oder mehrerer Sonden mit der CPBD umfassen, unter Umständen einschließlich aller Sonden, die in einen Positionierer eingesetzt oder anderweitig durch ein Manipulatormodul oder eine Lage-Steuerungs-/Regelungsvorrichtung gesteuert/geregelt werden können. Der DUT und die abgebildeten Sonden werden dann auf einem Computerbildschirm oder einer anderen Anzeigevorrichtung, die der CPBD zugeordnet ist, in einem Prozess 610 angezeigt.
Die Benutzereingaben können dann durch einen Prozess 615 empfangen werden. Zum Beispiel kann ein Benutzer, der die Anzeige des Prozesses 610 betrachtet, angeben, welche der abgebildeten Sonden von ihrer abgebildeten Lage aus in Anordnung zu bringen ist. Eine solche Angabe kann in Form eines Mausklicks erfolgen, wobei der Benutzer eine Maus bedient, um einen Zeiger über dem Bild der gewünschten Sonde oder einem anderen abgebildeten Merkmal anzuordnen, und dann die Maustaste drückt. Selbstverständlich sind auch andere Mittel als eine Computermausbetätigung oder Mittel zusätzlich zu einer Computermaus für die Benutzereingabe im Rahmen der vorliegenden Offenbarung. Der Einfachheit halber wird die initial abgebildete Lage der von dem Benutzer gewählten Sonde als Ort 1 bezeichnet.
Ein anschließender Prozess 620 umfasst ebenfalls den Empfang einer Benutzereingabe. Während dieses Prozesses jedoch gibt der Benutzer einen Ort an, zu welchem der Benutzer die während des Prozesses 615 ausgewählte Sonde zu bewegen wünscht. Der Einfachheit halber wird dieser durch den Benutzer angegebene Zielort als Ort 2 bezeichnet. Der Benutzer kann den Ort 2 im wesentlichen auf ähnliche Weise angeben, wie er den Ort 1 angegeben hat (z. B. durch Mausklick).
Der Zielort kann im wesentlichen mit dem Kontaktpunkt oder einem anderen interessierenden Merkmal an einer untersuchten Probe koinzidieren. Jedoch kann es sein, dass der Zielort und das interessierende Merkmal in manchen Ausführungsformen, die im Rahmen der vorliegenden Offenbarung liegen, im wesentlichen nicht koinzidieren. Zum Beispiel können einige in der CPBD untersuchte Geräte beschädigt werden, indem sie dem CPB der CPBD direkt ausgesetzt werden. Unter solchen und möglicherweise anderen Umständen kann sich der Zielort lediglich in der Nähe des interessierenden Merkmals befinden, jedoch nicht koinzidieren, und zwar so, dass der Zielort von dem interessierenden Merkmal etwas versetzt ist, unter Umständen in eine Richtung konform mit einem Verschiebungsweg der Sonde.
Das Verfahren 600 kann auch einen Prozess 625 umfassen, der den Empfang von Benutzereingaben erleichtert, die einen gewünschten oder bevorzugten Verschiebungsweg angeben. Zum Beispiel kann ein Benutzer wünschen, dass der Verschiebungsweg, an dem entlang die Sonde sich zu dem Zielort bewegen soll (d.h. der den Ort 1 und den Ort 2 verbindende Weg) ein Hindernis oder einen Bereich des DUT oder der Probe umgeht oder dass dieser Weg der kürzest mögliche Weg ist. In einem anderen Beispiel kann der Benutzer wünschen, dass der Verschiebungsweg eine Mehrzahl von Bögen umfasst, die Ende an Ende miteinander verbunden sind und die unter Umständen im wesentlichen ähnliche Radii oder eine Mehrzahl von Schleifen einer ähnlichen Form aufweisen.
Das Verfahren 600 schreitet fort von einem der Prozesse 620 und 625 zu einem Prozess 630, während welchem das SEM oder eine andere CPBD eingestellt werden können, um die Aussetzung ihres Ladungsteilchenstrahls (CPB) der während des Prozesses 615 von dem Benutzer gewählten Sonde zu begrenzen. Zum Beispiel kann die CPBD auf einen Spot-Modus umgeschaltet werden (im Gegensatz zu einem Rastermodus, einem unfokussierten Modus oder einem breiteren Beleuchtungsmodus zum Beispiel), und der anschließend verschmälerte CPB kann auf die ausgewählte Sonde fokussiert werden. In einer anderen Ausführungsform können dich nichtgewählten Sonden vor dem CPB versteckt, beschirmt oder maskiert werden, oder es können andere Prozesse durchgeführt werden, so dass nur die während des Prozesses 615 ausgewählte Sonde dem CPB ausgesetzt wird. Das Aussetzen der gewählten Probe dem CPB kann während des anschließenden Prozesses oder der anschließenden Schritte des Verfahrens 600 fortdauern.
Elektrischer Strom (z. B. zur Masse oder zu einem elektrischen Referenzpunkt der CPBD) wird während des Prozesses 635 in jeder der Sonden gemessen. In einer Ausführungsform kann der Strom nur in einer begrenzten Anzahl der Mehrzahl von Sonden in der CPBD-Kammer gemessen werden, obwohl diese Untergruppe von Sonden die während des Prozesses 615 von dem Benutzer gewählte Sonden enthält.
Die Sondenströme können auf konventionelle Weise gemessen werden. Der Fachmann ist mit den vielzähligen handelsüblich erhältlichen Vorrichtungen vertraut, die für eine solche Messung des Sondenstroms verwendet werden können, unter anderem zum Beispiel Elektrometer und verschiedene Verstärker. Nichtsdestotrotz sind auch andere Vorrichtungen im Rahmen der vorliegenden Offenbarung.
Das Verfahren umfasst auch einen Prozess 640, mit welchem die durch den Prozess 630 dem CPB ausgesetzte Sonde identifiziert wird. Zum Beispiel kann der Strom, der von der Sonde gemessen wird, die der CPBD ausgesetzt ist, größer sein als der von anderen Sonden gemessene Strom.
In 7 ist ein Blockdiagramm von zumindest einem Abschnitt einer Ausführungsform einer Vorrichtung 700 gemäß den Aspekten der vorliegenden Offenbarung dargestellt. Die Vorrichtung 700 ist ein Beispiel einer Vorrichtung, die verwendet werden kann, um das in 6 dargestellte Verfahren 600 durchzuführen, oder die während der Durchführung des Verfahrens 600 anderweitig zum Einsatz kommen kann.
Die Vorrichtung 700 umfasst ein SEM oder eine andere CPBD 705 oder ist mit diesem/dieser verbunden oder diesem/dieser anderweitig zugeordnet, die eine Kammer aufweist, in der eine oder mehrere Sonden gemäß den Aspekten der vorliegenden Offenbarung verwendet werden können. Der Strom in jeder Sonde wird über Kabel 710 zu einem Strom-Spannungs-Konverter 715 kommuniziert. Spannungssignale, die jeder Sonden entsprechen, können dadurch an einen Analog/Digital-Wandler (ADC) 720 oder eine andere Vorrichtung mit solchen Umwandlungsfähigkeiten kommuniziert werden, die auch konfiguriert sein kann, um Videosignale über eine Verkabelung 725 mit der CPBD zu kommunizieren.
Der ADC 720 kann mit einem Computer (z. B. einem Personalcomputer) 730 und mit einem Digital/Analog-Wandler (DAC) 735 in Kommunikation sein. Einer oder beide von dem ADC 720 oder dem DAC 735 können integrale Komponenten oder Funktionen des Computers 730 sein, obwohl sie auch diskrete Komponenten sein können, die mit dem Computer 730 gekoppelt sind. Der DAC kann beispielsweise durch eine Verkabelung 740 auch mit der CPBD 705 in Kommunikation sein. Eine solche Kommunikation kann die Steuerung/Regelung eines oder mehrerer Aspekte der CPBD 705 betreffen, so zum Beispiel die Ablenkung oder andere Aspekte des CPB.
In einer Ausführungsform des Betriebs der Vorrichtung 700, wie zum Beispiel in Übereinstimmung mit dem Verfahren 600 von 6, kann eine Abbildungseinheit der CBPD 705 verwendet werden, um eine Abbildung eines DUT und einer oder mehrerer Sonden zu erzeugen, die in der Kammer der CPBD 705 orientiert sind, so dass ein Bild des DUT und der Sonden auf einem Bildschirm des Computers 730 angezeigt werden kann. Danach kann ein Benutzer eine der auf einem solchen Bild dargestellten Sonden wählen, indem er beispielsweise eine Maus benutzt, um einen Zeiger auf dem Anzeigeschirm über dem Bild der gewünschten Sonde zu positionieren, und eine Maustaste drückt. Der Benutzer kann den Zeiger auch zu einem anderen Ort an dem DUT ewegen, der in dem Bild auf dem Schirm des Computers 730 angezeigt ist, und erneut eine Maustaste drücken, um einen Zielort anzugeben, an dem die gewählte Sonde zu positionieren ist.
Danach kann die CPBD 705 automatisch auf den Spot-Modus umschalten, zum Beispiel in Reaktion auf den Empfang der Benutzereingabe betreffend den Zielort, oder die CPBD 705 kann von dem Benutzer manuell auf "Spot" geschaltet werden. Der in der CPBD 705 erzeugte verschmälerte CPB kann dann auf die vorher ausgewählte Sonde gerichtet werden oder auf den Ort, der dem Ort der vorher ausgewählten Sonde entspricht, wird das durch einen erhöhten Strom angezeigt wird, der unter anderen möglichen Komponenten durch den Konverter 715 und/oder den ADC 720 von der gewählten Sonde gemessen wird.
In 8 ist eine weitere Ausführungsform der in 7 dargestellten Vorrichtung 700 gezeigt und mit der Bezugsziffer 800 gekennzeichnet. Die Vorrichtung 800 kann eine CPBD 705, die im wesentlichen ähnlich sein kann wie die CPBD 705 in 7, aufweisen oder einer solchen zugeordnet sein. Jedoch erstrecken sich Kabel 710, die von den in der Kammer der CPBD 705 angeordneten Sonden ausgehen, zu einem Selektor 850, wodurch ein Referenzsignal von einem Signalgenerator 855 an eine von den Sonden ausgewählte Sonde kommuniziert werden kann.
Das Referenzsignal kann auch von dem Signalgenerator 855 zu einer Konsole oder einer anderen Einrichtung 860 kommuniziert werden, die eine Anzeigefunktion besitzt und die der CPBD 705 zugeordnet ist. Ein Videosignal von der CPBD 705 kann ebenfalls an die Konsole 860 kommuniziert werden. Ein Vergleich des Videosignals von der CPBD 705 und dem Referenzsignal von dem Generator 855 kann auch verwendet werden, um zu bestimmen, welche der Sonden dem durch die CPBD 705 erzeugten CPB ausgesetzt ist oder welche Sonde durch das Signal von dem Generator 855 angesteuert wird. Zum Beispiel kann ein manueller, teilweise automatisierter oder im wesentlichen automatisierter Vergleich eine Ähnlichkeit zwischen dem von der CPBD 705 erzeugten Videosignal und dem an eine der Sonden kommunizierten Referenzsignal offenlegen.
In einer Ausführungsform kann die Vorrichtung 800 verwendet werden, um das Verfahren 600 von 6 durchzuführen, wobei die Sondenstrom-Detektion/Abbildung durch den Vergleich des Referenzsignals und des Videosignals ersetzt werden kann. Es kann zum Beispiel eine Computereinheit 870 für einen solchen Vergleich verwendet werden.
In 9 ist ein Flussdiagramm von zumindest einem Abschnitt einer Ausführungsform eines Verfahrens 900 gemäß den Aspekten der vorliegenden Offenbarung gezeigt. Das Verfahren 900 kann in einem teilweise oder in einem im wesentlichen automatisierten Prozess für die Sondenpositionierung zur Anwendung kommen. Dadurch kann das Verfahren 900 beispielsweise in einer oder mehreren der Vorrichtung 100 von 1, der Vorrichtung 200 von 2, der Vorrichtung 700 von 7 und der Vorrichtung 800 von 8 implementiert sein oder von diesen durchgeführt werden. Folglich kann das Verfahren 900 in Verbindung mit der in 4 gezeigten Vorrichtung 400 und/oder in Verbindung mit der in 5 gezeigten Vorrichtung 500 durchgeführt werden. Das Verfahren 900 lässt sich auch in Übereinstimmung mit dem vorstehend beschriebenen APS, der CR und/oder dem RS implementieren.
Das Verfahren 900 kann auch in Verbindung mit Ausführungsformen der Verfahren 300a oder 300b, die in den 3A und 3B gezeigt sind, und/oder mit dem in 6 gezeigten Verfahren 600 durchgeführt werden, ob im wesentlichen parallel, seriell oder verkettet. Zum Beispiel kann das Verfahren 900 wie in der dargestellten Ausführungsform im wesentlichen das Verfahren 600 von 6 enthalten. Folglich kann das Verfahren 900 einen oder mehrere Prozesse für die Bestimmung und/oder den Empfang von momentanen und/oder Zielorten für eine ausgewählte Sonde (hierin unter Umständen jeweils als Ort 1 und Ort 2 bezeichnet) sowie für einen von dem Benutzer gewünschten Verschiebungsweg, der den momentanen Ort und den Zielort verbindet, umfassen.
Das Verfahren 900 kann durchgeführt werden, um eine Sondenpositionierung zu erreichen, die durch eine Sondenstrom-Abbildung geführt wird. Wenn ein halbautomatisierter Prozess zur Anwendung kommt, zum Beispiel ein Point-und-Klick-Prozess, so kann der Untersuchungsprozess zumindest teilweise von einem vormals funktionierenden Automatisierungsschema abweichen. Sobald jedoch die Sonden korrekt über den Kontaktpunkten in Anordnung gebracht wurden, lässt sich die Automatisierung wiederherstellen, derart, dass eine Lage-Steuerungs-/Regelungsvorrichtung Signal an die CR kommunizieren kann, die die Untersuchung in einer Schleife zurück in das Automatisierungsschema führen.
Das Verfahren 900 kann auch einen Prozess 905 enthalten, durch welchen eine Abtast- oder Sondentrajektorie generiert werden kann. Die Abtastung kann im wesentlichen ähnlich wie ein oder identisch mit einem Verschiebungsweg erfolgen, der als Benutzereingabe empfangen werden kann, wie zum Beispiel während des Prozesses 625 des Verfahrens 600. In anderen Ausführungsformen kann die durch den Prozess 905 erzeugte Abtastung sich einem solchen durch den Benutzer eingegebenen Verschiebungsweg lediglich nähern und dabei unter Umständen in die wesentliche Nähe des Verschiebungsweges des Benutzers fallen. In einer Ausführungsform jedoch kann die durch den Prozess 905 erzeugte Abtastung wenig Ähnlichkeit mit dem Verschiebungsweg des Benutzers haben, außer zum Beispiel ihre Endpunkte (z. B. Ausgangsort und Zielort oder, wie im Zusammenhang mit 6 angegeben, Ort 1 und Ort 2).
Während eines Prozesses 910 des Verfahrens kann die ausgewählte Sonde in Richtung auf den Zielort translatorisch bewegt werden, ob entlang des Verschiebungsweges oder anderweitig. Eine solche Translation kann im wesentlichen auf seitliche Bewegungen begrenzt sein, zum Beispiel solche, die parallel zu der Oberfläche des DUT oder der Probe verlaufen oder die auch eine Richtungskomponente enthalten können, die im wesentlichen senkrecht zu der Oberfläche des DUT ist. Die Translation der Sonde während des Prozesses 910 kann auch nicht auf die Translation beschränkt sein, sondern sie kann auch eine Drehbewegung um eine oder mehrere Drehachsen einschließen. Dadurch kann sich die Translation einer oder mehrerer Sonden in Rahmen der vorliegenden Offenbarung bisweilen sowohl auf eine Translation als auch eine Rotation beziehen, die kollektiv als Positionierung, Umpositionierung, Orientierung und/oder Umorientierung bezeichnet wird.
Der Strom in der translatorisch bewegten Sonde, einschließlich des durch den CPB, der von der CPBD erzeugt wurde, induzierten Stroms, kann in einem Prozess 915 des Verfahrens 900 gemessen werden. Die Strommessung des Prozesses 915 kann eine einzelne Messung oder mehrfache periodische oder zufällig diskontinuierliche Messungen oder sogar eine im wesentlichen kontinuierliche Messung sein. Der Prozess 915 kann auch das Messen von Strom in Sonden außer der oder zusätzlich zu der Sonde, die umpositioniert wird, umfassen. Eine solche Strommessung kann durch eine oder mehrere Funktionen oder Komponenten der Vorrichtung 700 von 7 und/oder der Vorrichtung 800 von 8 durchgeführt werden. In einer Ausführungsform können solche Aspekte in oder für Kollisionsvermeidungsprozesse und Protokolle zur Anwendung kommen, um Kollisionen zwischen Sonden und anderen Objekten in der Kammer der CPBD zu verhindern.
Das Verfahren 900 kann auch einen Prozess 920 umfassen, während dessen ein Positionierungsfehler für die umpositionierte Sonde bestimmt werden kann. Zum Beispiel kann der hierin beschriebene Umpositionierungsprozess angewendet werden, um jede Differenz zwischen einem gewünschten Ort und dem tatsächlichen Ort der Probe zu bestimmen. Der Prozess 920 kann auch das Erzeugen von korrigierenden Antriebssignalen umfassen, die verwendet werden können, um einen detektierten Positionierungsfehler zu korrigieren. Die Fehler- und/oder Korrekturprozesse des Prozesses 920 können einmalig, wiederholt in periodischen oder beliebigen Intervallen oder im wesentlichen kontinuierlich stattfinden.
Das Verfahren 900 kann auch einen Prozess 925 enthalten, durch welchen die Aussetzung des durch die CPBD erzeugten CPB auf den Zielort beschränkt werden kann. Der Prozess 925 kann im wesentlichen ähnlich sein wie der in 6 gezeigte Prozess 630.
Ein Prozess 930 des Verfahrens 900 kann das Messen von Strom von einer Mehrzahl von Sonden in der CPBD umfassen, einschließlich der umpositionierten Sonde, und das Identifizieren einer Sonde, deren Strom höher ist als der durch den CPB induzierte Strom. Der Prozess 930 kann im wesentlichen ähnlich sein wie die Kombination der Prozesse 635 und 640 von 6.
Die während des Prozesses 930 gesammelten Informationen können unterer anderen Prozessen des Verfahrens 900 verwendet werden, um zu bestimmen, ob die umpositionierte Sonde an ihrem Zielort angekommen ist. Wenn zum Beispiel die Aussetzung des CPB durch den vorstehend beschriebenen Prozess 925 auf den Zielort beschränkt wird, kann die Detektion eines in der zu dem Zielort umpositionierten Sonde induzierten höheren Stroms einen Hinweis darauf liefern, dass die Sonde erfolgreich zu ihrem Zielort überführt worden ist. In das Verfahren 900 kann ein Entscheidungsschritt 935 eingeschlossen werden, um abzufragen, ob die gewählte Sonde an ihrem Zielort angekommen ist. Das Verfahren 900 kann dadurch voranschreiten zu Prozessen für die Umpositionierung zusätzlicher Sonden oder ansonsten die Beendigung von Operationen, die auf die Positionierung der gewählten Sonde gerichtet sind und die in 9 kollektiv als der Prozess 940 "FOLGEBEARBEITUNG" bezeichnet sind, wenn während des Entscheidungsschritts 935 bestimmt wird, dass die gewählte Sonde ihren Zielort erfolgreich erreicht hat. Wenn die gewählte Sonde eine weitere Positionierung erfordert, kann alternativ ein Abschnitt der Verfahrens 900 für die gewählte Sonde wiederholt werden, unter Umständen durch Beginnen mit dem Prozess 910, wie in 9 gezeigt.
In 10 ist ein Flussdiagramm zumindest eines Abschnitts einer Ausführungsform eines Verfahrens 950 gemäß den Aspekten der vorliegenden Offenbarung gezeigt. Das Verfahren 950 kann für die Sondenpositionierung in einem teilweise oder einem wesentlichen automatisierten Point-und-Klick-Prozess angewendet werden. Dadurch kann das Verfahren 900 zum Beispiel in einer oder mehreren oder durch eine oder mehrere der Vorrichtung 100 von 1, der Vorrichtung 200 von 2, der Vorrichtung 700 von 7 und der Vorrichtung 800 von 8 implementiert werden. Folglich kann das Verfahren 950 in Verbindung mit der in 4 gezeigten Vorrichtung 400 und/oder der in 5 gezeigten Vorrichtung 500 durchgeführt werden. Das Verfahren 950 kann auch in Übereinstimmung mit der APS, der CR und/oder dem RS, die vorstehen beschrieben wurden, implementiert werden. Das Verfahren 950 kann auch in Verbindung mit Ausführungsformen der in den 3A und 3B gezeigten Verfahren 300a oder 300b, des in 6 gezeigten Verfahrens 600 und/oder des in 9 gezeigten Verfahrens 900 angewendet oder durchgeführt werden, ob im wesentlichen parallel, seriell oder verkettet. Mehrere Aspekte der individuellen Prozesse des Verfahrens 950 können im wesentlichen ähnlich sein wie die entsprechenden Prozesse des Verfahrens 900 von 9, in welchem Fall die Beschreibungen der Prozesse in dem Verfahren 900 auch für einen oder mehrere Prozesse in dem Verfahren 950 Gültigkeit haben.
Das Verfahren 950 kann durchgeführt werden, um eine Sondenpositionierung zu erreichen, die durch eine Probenstromabbildung geführt wird. Wenn ein halbautomatisierter Point-und-Klick-Prozess angewendet wird, kann der Untersuchungsprozess zumindest zeitweilig von einem zuerst funktionierenden Automatisierungsschema abweichen. In einer Ausführungsform jedoch kann das Verfahren 950 ermöglichen, dass der Untersuchungsprozess im wesentlichen in einem solchen Automatisierungsschema bleibt. Wenn zum Beispiel ein Positionierungsablauf für eine gewählte Sonde bestimmt, dass die Sonde ihre gewünschten Ort erreicht hat (z. B. im Hinblick auf Kontaktpunkte and dem untersuchten DUT), kann die CR oder eine andere Funktion oder eine andere Vorrichtung dies der Lage-Steuerungs-/Regelungsvorrichtung oder einer anderen die Sondenpositionierung steuernden/regelnden Vorrichtung signalisieren, welche Abläufe initiieren kann, um die Sondenspitze in physischen Kontakt und in elektrischen Kontakt mit den gewünschten Kontaktpunkten zu bringen. Dieser Prozess wird in der vorliegenden Beschreibung als "Aufsetzen" der Sondenspit zen bezeichnet und kann im wesentlichen ähnlich sein wie der Prozess 320 der 3A und 3B.
Während des Aufsetzens kann eine Lage-Steuerungs-/Regelungsvorrichtung die Sonden translatorisch nach unten und in physischen und elektrischen Kontakt mit Kontaktpunkten an der Probe bringen. Wenn mehr als eine Sonde verwendet werden, können die Sonden gleichzeitig, in Gruppe oder nacheinander nach unten bewegt werden, abhängig von der Programmierung der Lage-Steuerungs-/Regelungsvorrichtung. In einer Ausführungsform enthält die CR einen Ablauf, der bewirkt, dass die Lage-Steuerungs-/Regelungsvorrichtung die Sonden nach dem erfolgreichen Aufsetzen und bis zur Fertigstellung der Messung in der richtigen Position bleiben. Wenn eine Spitze den Kontakt herstellt, kann sie ein Signal zur Lage-Steuerungs-/Regelungsvorrichtung zurücksenden, die eine Subroutine der CR aktivieren kann. Die aktivierte Subroutine kann für einen automatisierten Prozess für die Bestimmung der Qualität des mit der Probe hergestellten Kontakts sorgen.
Das Verfahren 950 umfasst einen Prozess 953, während dessen ein DUT und zugeordnete Sonden mit einer CPBD abgebildet werden und jeglicher Strom in den Sonden akquiriert wird, einschließlich des Stroms, der durch den CPB induziert wird, der von der CPBD erzeugt wird. Aspekte des Prozesses 953 können im wesentlichen ähnlich sein wie die vorstehend beschriebenen Prozesse.
In einem anschließenden Prozess 956 des Verfahrens 950 werden individuelle Orte jeder der Sonden bestimmt, so zum Beispiel aus einer Abbildung der strahlinduzierten Ströme oder aller Sondenströme. Das Verfahren 950 kann auch einen Prozess 959 enthalten, während dessen die Zielorte empfangen werden können, beispielweise durch eine Benutzereingabe, unter Umständen in Verbindung mit entsprechenden Verschiebungswegen. Jedoch kann diese Information auch aus einer Softwareschnittstelle hergeleitet und/oder von einer Softwareschnittstelle eingegeben werden, wie zum Beispiel eine Software, die bei einem Kennfeld eines DUT verwendet werden kann.
Das Verfahren 950 kann fortschreiten zu einem Prozess 962, während dessen Abtastungen entlang oder in der Nähe der in dem Prozess 959 bestimmten Verschiebungswege erzeugt werden, so dass eine oder mehrere Sonden während des Prozesses 965 entlang eines oder mehrerer Verschiebungswege translatorisch bewegt werden. Der Strom kann dann in jeder translatorisch bewegten Sonde gemessen und anschließend während eines Prozesses 968 analysiert werden, wobei strahlinduzierte Ströme eingeschlossen sind. Solche Ströme können während eines Prozesses 971 verwendet werden, um einen Positionsfehler zu bestimmen und/oder ein korrigierendes Antriebssignal zu erzeugen. Einer oder mehrere der Prozesse 965, 968 und 971 können wiederholt werden, bis jede der translatorisch bewegten Sonden erfolgreich an ihrem Zielort angekommen ist, was unter Umständen durch einen Entscheidungsschritt 974 festgestellt wird, wonach das Verfahren 950 endet oder zu weiteren Prozessen fortschreitet.
In 11 ist ein Flussdiagramm zumindest eines Abschnitts einer Ausführungsform eines Verfahrens 980 gemäß den Aspekten der vorliegenden Offenbarung gezeigt. Das Verfahren 980 kann für die Sondenpositionierung in einem im wesentlichen manuellen, teilweise automatisierten oder in einem im wesentlichen automatisierten Point-und-Klick-Prozess angwendet werden. Dadurch kann das Verfahren 980 in einer oder mehreren der Vorrichtung 100 von 1, der Vorrichtung 200 von 2, der Vorrichtung 700 von 7 und der Vorrichtung 800 von 8 implementiert oder von diesen durchgeführt werden. Folglich kann das Verfahren 980 in Verbindung mit der in 4 gezeigten Vorrichtung 400 und/oder der Vorrichtung 500 von 5 durchgeführt werden. Das Verfahren 950 kann auch in Übereinstimmung dem APS, der CR und/oder dem RS, die vorstehend beschrieben wurden, implementiert werden. Das Verfahren 950 kann auch in Verbindung mit Ausführungsformen der Ver fahren 300a oder 300b, die in den 3A und 3B gezeigt sind, oder des in 6 gezeigten Verfahrens 600, des in 9 gezeigten Verfahrens 900 und/oder des Verfahrens 950 von 10 angewendet oder durchgeführt werden, ob im wesentlichen parallel, seriell oder verkettet.
Das Verfahren 980 kann angewendet werden, um einen physischen oder elektrischen Kontakt mit Kontaktpunkten an einem DUT oder einer Probe in der Kammer der CPBD zu bestimmen. Zum Beispiel kann initial ein Prozess 983 durchgeführt werden, um eine oder mehrere Sonden über einem Kontaktpunkt zu positionieren, wobei eine solche Positionierung hauptsächlich in einer zur Oberfläche der Probe parallelen Ebene erfolgt. Danach kann ein Prozess 986 die Sonden vertikal positionieren, wie zum Beispiel in einer zur Probenoberfläche im wesentlichen senkrechten Richtung. Das Verfahren 980 umfasst einen Entscheidungsschritt 989, durch welchen die Positionierungsprozesse 983 und 986 wiederholt werden können, wenn das "Aufsetzen" nicht festgestellt wird.
Wenn jedoch während des Schritts 989 bestimmt wird, dass keine zusätzliche Positionierung notwendig ist, kann ein zusätzlicher Entscheidungsschritt 992 des Verfahrens 980 beurteilen, ob der elektrische Kontakt zwischen den Sonden und ihren entsprechenden Kontaktpunkten an der Probe adäquat ist. Wenn beispielsweise der elektrische Kontakt zwischen einer Sonde und einem Kontaktpunkt derart ist, dass der elektrische Widerstand zwischen der Sonde und dem Kontaktpunkt übermäßig hoch ist, kann die Sonde während des Prozesses 995 konditioniert, charakterisiert oder anderweitig bearbeitet werden, wie zum Beispiel gemäß einem oder mehreren der vorstehend beschriebenen Sondenvorbereitungsprozesse. Wenn jedoch der elektrische Kontakt zwischen einer Sonde und einem Kontaktpunkt zufriedenstellend ist (z. B. eine guter ohmscher Kontakt), kann die beabsichtigte Messung oder Detektion einer Charakteristik der Probe durchgeführt werden, wie das durch den Prozess 998 des Verfahrens 980 angegeben wird.
Dadurch kann das Kontaktieren einer Sonde und eines Probenkontaktpunkts ein seitliches Positionieren der Sonde über dem Probenkontaktpunkt, ein vertikales Positionieren der Sonde bis zur Herstellung des physischen Kontakts zwischen der Sonde und dem Kontaktpunkt, ein Verifizieren des physischen Kontakts über das vorstehend beschrieben Aufsetz-Verfahren und ein Verifizieren der elektrischen Qualität des Kontakts zwischen der Sonde und dem Kontaktpunkt umfassen. Darüber hinaus kann das Verfahren 980 gemäß den Aspekten der vorliegenden Offenbarung im wesentlichen manuell, teilweise automatisiert oder im wesentlichen automatisiert erfolgen. Zum Beispiel kann der Prozess 989 das Ausführen einer Subroutine der CR umfassen, um zu bestimmen, ob der physische Kontakt zwischen Sonde und Probe existiert. Die Subroutine kann eine Programmierung umfassen, um eine Lage-Steuerungs-/Regelungsvorrichtung oder die CPBD anzuweisen, einen Ablauf zu implementieren, der Informationen beschafft, die auf den physischen Kontakt zwischen der Sondenspitze und der Probe hinweisen. Solche Abläufe können umfassen: (1) das Detektieren der Kapazität (AC und/oder DC); (2) das Detektieren der Kraft; (3) das Ermöglichen von visuellen Beobachtungen der Sondenspitze und der Probe; (4) Rastersondenabbildungsmethoden; (5) Observierungen eines mechanischen Schwenkens (Sicht); (6) Bestimmen einer Interaktion mit dem CPB; und/oder (7) Anwendung von EDX für die Positionierungsinformation durch eine energiedispersive Röntgenspektroskopie.
Eine Ausführungsform eines auf der Kapazität basierenden Ablaufs für die Bestimmung des Sonden-Proben-Kontakts schließt die Bestimmung der Kapazität oder der Kapazitätsänderung zwischen der Sonde und der Probe ein. Eine Ausführungsform der Kraftdetektion zum Bestimmen eines Sonde-Proben-Kontakts kann einen Kraftsensor verwenden, der signalisiert, wenn lokalisierte Kräfte einen Schwellwert treffen oder übersteigen, was auf eine große Nähe oder auf einen mechanischen Kontakt der Spitze mit dem Kontaktpunkt der Probe schließen lässt. Kraftdetektionsverfahren können auch mit Kantilevern oder anderen Federn kombiniert mit Positionsdetektoren implementiert werden, wodurch eine Federkonstante verwendet werden kann, um eine Sondenablenkung als eine Funktion von Kraft zu berechnen. Rastersondenabbildungsverfahren zum Bestimmen des Sonden-Proben-Kontakts können Daten liefern, durch welche ein den Kontakt anzeigendes Signal erzeugt werden kann.
Hinsichtlich der Verfahren zur Beobachtung eines mechanischen Schwenkens zum Bestimmen des Sonden-Proben-Kontakts kann der Kontakt der Sonde einen Schwenkpunkt schaffen. Die Detektion eines Schwenkens oder Drehens der Sonde um einen Schwenkpunkt kann durch seitliche Auslenkungen der Sonde angezeigt werden, die mit gleichzeitig erworbenen Abbildungen des CPB analysiert werden können, um Hinweise auf einen mechanischen Kontakt der Sonde offenzulegen. Das Vorhandensein eines Schwenkpunkts und optional die Lage des Schwenkpunkts können durch die CPBD als ein Signal kommuniziert werden, welches das Aufsetzen anzeigt. Betreffend die Bestimmung des Sonden-Proben-Kontakts auf der Basis von EDX können durch den CPB induzierte Röntgenstrahlen mit der Probe interagieren und anschließend analysiert werden, um Informationen betreffend die Elementzusammensetzung der Probe zu erhalten und dadurch die Identifizierung des zu kontaktierenden Orts zu unterstützen.
Diese und andere Aspekte des Verfahrens 980 können als ein automatisierter Prozess in dem APS oder als ein außerhalb des APS durchgeführter halbautomatisierter Prozess implementiert werden und nach Kommunikationen, die die Herstellung eines physischen Kontakts bestätigen, wieder in das APS eingeführt werden. Folglich kann die CR eine zusätzliche Subroutine oder eine Gruppe von Abläufen initiieren, zum Bestimmen, dass der elektrische Kontakt zwischen der Sondenspitze und dem Kontaktpunkt hergestellt wurde. Alternativ können vor der Bestimmung des elektrischen Kontakts Subroutinen durch die CR implementiert werden, um die Durchführung von bestimmten Abläufen zu bewirken, um die Wahrscheinlichkeit zu verbessern, dass die Sondenspitzen nicht nur physisch, sondern auch elektrisch mit den Kontaktpunkten in Kontakt gelangt sind und mit den Kontaktpunkten in einem guten elektrischen Kontakt bleiben.
In einer Ausführungsform, zum Beispiel gemäß bestimmten Abläufen, die für die Verbesserung der Wahrscheinlichkeit des elektrischen Kontakts geeignet sind, werden Mitteilungen zwischen der CR und der für die Positionierung der Sonde eingesetzten Lage-Steuerungs-/Regelungsvorrichtung hin und her gesandt. Geeignete Verfahren können umfassen: (1) Schrubben, das das Herumbewegen der Sonde umfasst, und in Kontakt "Graben" unter Verwendung einer separaten "Meißel-Sonde", die das Verwenden einer weiteren Spitze umfasst, um die Kontaktfläche aufzurauen; und (3) die Verwendung einer Hammer-Sonde, die das Verwenden einer Sonde umfasst, um eine weitere Sonde in die Kontaktfläche zu "hämmern". Jeder dieser Abläufe kann als teilweise oder im wesentlichen automatisierter Prozess implementiert werden durch eine geeignete Programmierung in der CR und durch Kommunikationen zwischen der CR und der Lage-Steuerungs-/Regelungsvorrichtung.
Manche Prozesse zum Verbessern der Wahrscheinlichkeit eines adäquaten elektrischen Kontakts zwischen einer Sonde und einem Probenkontaktpunkt können in einer ex-situ-Probenvorbereitung oder einer in-situ-Probenvorbereitung oder einem Probenvorbereitungsprozess implementiert werden. Ein solches Verfahren umfasst das Eintauchen oder Beschichten der Sonde und/oder der Probe mit einem Metall, das bei einer Temperatur schmilzt, die ausreichend niedrig ist, um die Sonde oder die Probe nicht zu beschädigen. Folglich kann das Metall die Probenkontaktpunkt "befeuchten" und dadurch unter Umständen die Wahrscheinlichkeit eines zufriedenstellenden ohmschen Kontakts erhöhen, weil einer oder beide des Sonden- und des Probenkontaktpunkts ein weicheres Metall kontaktieren kann. In einer solchen Ausführungsform kann das Metall eines sein, das mit der Sonde eine Legierung bildet.
Eine Ausführungsform einer Subroutine (z. B. der CR), die während des Prozesses 992 aktiviert werden kann, um zu bestimmen, ob zwischen der Sonde und dem Kontaktpunkt an der Probe eine elektrischer Kontakt hergestellt wurde, umfasst eine Programmierung, um die entsprechende Lage-Steuerungs-/Regelungsvorrichtung und/oder die CPBD anzuweisen, einen Ablauf durchzuführen, der Informationen beschafft, die auf einen elektrischen Kontakt zwischen der Sondenspitze und der Probe hinweisen. Solche Abläufe können unter anderem umfassen: (1) das Positionieren von zwei Sonden an einem einzigen Kontaktpunkt; (2) das Bewegen der Sonden, um einen Kontakt zu teilen, um einen ohmschen Kontakt sicherzustellen; (3) Verwenden eines geteilten Sondenkontakts; (4) Umkehren der Sonden und/oder der Polarität; (5) Fühlen des Stroms; (6) Konduktanz; und (7) Änderungen in der Sekundärelektronenemission (Spannungskontrast).
Zum Beispiel kann die Positionierung von zwei Sonden an einem einzigen Kontaktpunkt umfassen, dass zwei Sonden auf demselben Kontaktpunkt abgesetzt werden und dass bestimmt wird, ob zwischen den beiden Sonden ein ohmscher Kontakt besteht. Ein ohmscher Kontakt zwischen den beiden Sonden kann auf das Bestehen eines ohmschen Kontakts zwischen einer der beiden Sonden und dem Kontaktpunkt an der Probe hinweisen.
Eine perspektivische Ansicht eines Beispiels einer geteilten Sonde 1400 ist in 14 gezeigt. Die beispielhafte geteilte Sonde 1400 verwendet eine Sonde mit einer dielektrischen Schicht 1402, die die Sonde 1400 in "Hälften" 1404 und 1406 unterteilt. Nach der Herstellung des physischen Kontakts zwischen der geteilten Sonde 1400 und der Probe kann die Detektion des ohmschen Kontakts zwischen den beiden "Hälften" 1404 und 1406 den ohmschen Kontakt zwischen der geteilten Sonde 1400 und dem Probenkontaktpunkt anzeigen.
Eine Umkehrung der Sonden und/oder der Polarität der Sonden, um zu bestimmen, ob der elektrische Kontakt zwischen den Sondenspitzen und den Kontaktpunkt hergestellt wurde, kann die Herstellung des physischen Kontakts zwischen jeder der beiden Sonden und dem Probenkontaktpunkt umfassen und dann: (1) das Wechseln der Sonden oder (2) das Wechseln der Polaritäten jeder der Sonden. Änderungen der Sekundärelektronenemission (Spannungskontrast) beinhalten generell, dass die Spitze unter eine bestimmte Spannung gesetzt wird und dass bestimmt bzw. festgestellt wird, ob das Signal größer oder kleiner wird, wenn die Spitze mit dem Kontaktpunkt in Kontakt gelangt. Diese Vorgehensweise erfordert sowohl einen physischen als auch einen elektrischen Kontakt, weshalb, wenn diese Vorgehensweise angewendet wird, eine Subroutine für die Feststellung des physischen Kontakts nicht ausgeführt werden muss. Das Abfühlen der Konduktanz und des Stroms sind ähnliche Abläufe, deren jeder den physischen und den elektrischen Kontakt erfordert. Wenn daher eine dieser Vorgehensweisen zur Anwendung kommt, ist es nicht notwendig, die Subroutine für die Feststellung des elektrischen Kontakts auszuführen.
Jeder der vorstehend beschriebenen Abläufe für die Feststellung des elektrischen Sonden-Proben-Kontakts kann als ein oder mehrere teilweise oder im wesentlichen automatisierte Prozesse implementiert werden, zum Beispiel in dem APS. Im Fall einer Implementierung als ein oder mehrere teilautomatisierte Prozesse können diese außerhalb des APS durchgeführt und anschließend in das APS rücküberführt werden, nachdem Mitteilungen bestätigt haben, dass der elektrische Kontakt hergestellt wurde. Abhängig von der Subroutine kann die Lage-Steuerungs-/Regelungsvorrichtung oder die CPBD für das Senden von Mitteilungen an die CR über die erfolgte Herstellung des elektrischen Kontakts verantwortlich sein.
In den 12A–12C sind kollektiv schematische Ansichten zumindest eines Abschnitts einer Sonde 1210 während der verschiedenen Stufen eines Sondenvorbereitungsprozesses gemäß den Aspekten der vorliegenden Offenbarung gezeigt. Die Zusammensetzung der Sonde 1210 kann im wesentlichen metallisch sein. Der in den 12A–12C abgebildete Prozess kann angewendet werden, um die Sonde 1210 zu schärfen, wie zum Beispiel die Spitze 1215 der Sonde 1210. Zusätzlich oder alternativ kann der in den 12A–12C dargestellte Prozess angewendet werden, um die Sonde 1210 und/oder die Sondenspitze 1215 zu reinigen. Der Einfachheit halber kann der in den 12A–12C dargestellte Prozess jedoch als Sonden-Schärfungsprozess bezeichnet werden. Der in den 12A–12C gezeigte Prozess kann auch im wesentlichen ähnlich sein wie die vorstehend beschriebene ETP und kann angewendet werden, um unter anderem ganze Sonden (wie in den Ausführungsformen der 12A–12C) oder geteilte Sonden zu bearbeiten.
12A zeigt eine Anfangs- oder Zwischenstufe des Schärfungsprozesses. Eine zusätzliche Sonde 1220 wird in dem dargestellten Prozess verwendet, wobei die zu schärfende Sonde 1210 einen kleineren Durchmesser haben kann als die Sonde 1220, dünner sein kann als die Sonde 1220 oder anderweitig bezogen auf die Sonde 1220 im wesentlichen kleinere Dimensionen haben kann, einschließlich der Querschnitts- und der Längendimensionen. Auch können eine oder beide Sonden 1210, 1220, wenngleich sie in den 12A–12C im wesentlichen zylinderförmig dargestellt sind, im wesentlichen nicht zylinderförmig sein oder anderweitig geformt sein oder ansonsten eine im wesentlichen nicht kreisförmige Querschnittsform, wie zum Beispiel unter anderem eine im wesentlichen quadratische oder rechteckige Form oder eine asymmetrische Form aufweisen. In der dargestellten Ausführungsform hat die Sonde 1210 initial einen Durchmesser, der etwa 25% geringer ist als der Durchmesser der Sonde 1220. Natürlich können die Durchmesser der Sonden 1210, 1220 im Rahmen der vorliegenden Offenbarung von der dargestellten Ausführungsform abweichen.
Wie in 12A dargestellt ist, können die Sonden 1210, 1220 in Kontakt gebracht werden, um eine elektrische Schleife mit einer Spannung, einem Strom oder einer Wärmeenergiequelle 1230 zu schließen. In anderen Ausführungs formen jedoch können sich die Sonden 1210, 1220 lediglich in dichter relativer Nähe befinden, jedoch nicht in physischem Kontakt miteinander sein.
12B zeigt eine anschließende Stufe des Schärfungsprozesses relativ zu der in 12A abgebildeten Stufe, wobei die Spitzen der Sonden 1215, 1225 der Sonden 1210, 1220 über eine ausreichende Zeitspanne auf eine höhere Temperatur erhitzt und auf dieser Temperatur gehalten wurden, so dass ein Teil des die Sondenspitze 1215 bildenden Metalls sich entfernt hat und sich unter Umständen an der Sondenspitze 1225 erneut ablagert. Dadurch hat sich beispielsweise die Sondenspitze 1215 verschmälert, während sich die Sondenspitze 1225 vergrößert hat.
12C zeigt eine anschließende Stufe des Schärtungsprozesses relativ zu der in 12B dargestellten Stufe, wobei die Spitzen 1215, 1225 für eine ausreichende Zeitspanne auf einer höheren Temperatur gehalten wurden, so dass sich eine weitere Menge an Metall von der Sondenspitze 1215 entfernt hat und unter Umständen an der Sondenspitze 1225 erneut abgelagert hat. Folglich kann die Sondenspitze 1215 relativ zu ihrem in den 12A und 12B dargestellten Zustand im wesentlichen geschärft werden. Die Sondenspitze 1225 kann sich relativ zu der in den 12A und 12B abgebildeten Größe auch vergrößert haben.
Die erhöhten Temperaturen, auf denen die Sondenspitzen 1215, 1225 während des vorstehend beschriebenen Sondenschärfungsprozesses gehalten werden, betragen etwa zwischen 600°C und etwa 4000°C, sind jedoch im Rahmen der vorliegenden Offenbarung nicht auf diese Temperaturen beschränkt. In einer Ausführungsform kann sich eine höhere Sondenspitzentemperatur innerhalb dieses Bereichs und anderen Bereichen durch Widerstandsheizen ergeben, wie das zum Beispiel der Fall ist, wenn über den Sondenspitzen 1215, 1225 eine Spannung in einem Bereich zwischen etwa 1 Volt und 500 Volt und/oder ein Strom zwischen etwa 100 Nanoampere und etwa 10 Mikroampere angelegt werden. Der Umfang der vorliegenden Offenbarung ist jedoch nicht auf eine solche Ausführungsform begrenzt.
Die höhere Temperatur, auf welcher die Sondenspitzen 1215, 1225 gehalten werden, können zwischen den Sondenspitzen 1215, 1225 auch variieren. Zum Beispiel kann die höhere Temperatur, auf der die Sondenspitze 1215 gehalten wird, höher oder niedriger sein als die höhere Temperatur, auf der die Sondenspitze 1225 gehalten wird. Zudem kann die Zeitspanne, über welche eine oder beide Sondenspitzen 1215, 1225 auf der höheren Temperatur gehalten werden, zwischen etwa 1 Sekunde und etwa 30 Sekunden betragen. Jedoch kann diese Zeitspanne im wesentlichen kürzer sein als 1 Sekunde, wobei Ausführungsformen eingeschlossen sind, in denen ein im wesentlichen sofortiger Metalltransfer erfolgt.
In den 13A–13C sind kollektiv Darstellungen von Abbildungen 1301–1303 gezeigt, die gemäß den Aspekten der vorliegenden Offenbarung jeweils mit der CPBD erzeugt werden können, wie zum Beispiel solche Bilder, die erzeugt werden können, wenn ein SEM gemäß einem oder mehreren der vorstehend beschriebenen teilweise oder im wesentlichen automatisieren Prozesse zum Einsatz kommt. Die Abbildungen 1301–1303 zeigen jeweils eine Mehrzahl von Sonden 1310, die jeweils über einem oder in Kontakt mit einem Kontaktpunkt oder einem anderen Merkmal 1320 einer in der CPBD untersuchten Probe positioniert sind.
Wenn eine Probe in einer CPBD untersucht wird, indem zum Beispiel eine oder mehrere Sonden verwendet werden, um elektrische Messungen oder eine Detektion einer Charakteristik einer Probe oder eines Probenmerkmals durchzuführen, können Videoraten-Bilder von Sonden und/oder Proben nützliche Informationen hinsichtlich des elektrischen Signals (der elektrischen Signale), die in die Sonden und/oder die Probe einlaufen und aus den Sonden und/oder den Proben auslaufen, enthüllen. In manchen Situationen kann sich ein Bild relativ zu der CPBD-Bildanzeigevorrichtung vertikal verschieben, wie das in 13A dargestellt ist. In anderen Fällen kann sich ein Bild relativ zu der CPBD-Bildanzeigevorrichtung horizontal verschieben, wie das in 13B dargestellt ist. In noch weiteren Situationen kann ein Bild oszillieren und/oder verschwommen werden, wie das in 13C dargestellt ist. Darüber hinaus können diese Situation einander überlappen. Zum Beispiel kann sich ein Bild vertikal und horizontal verschieben, was in einer diagonalen Verschiebung mit vertikalen und horizontalen Komponenten relativ zu einer CPBD-Bildanzeigevorrichtung resultiert, und ein oszillierende oder verschwommenes Bild kann sich relativ zu der CPBD-Bildanzeigevorrichtung ebenfalls vertikal, horizontal oder diagonal verschieben.
Eine vertikale Bildverschiebung kann zumindest teilweise aus einer der Probenuntersuchung inhärenten elektrischen Vorspannung resultieren, wenn zum Beispiel die Probe in einem energieführenden Modus oder in einem Betriebmodus untersucht wird, im Verhältnis zu einer Untersuchung der Probe auf eine im wesentlichen identische Weise, doch wo die Probe passiv, energielos oder ansonsten ohne Vorspannung ist (mit der möglichen Ausnahme einer Vorspannung, die das Ergebnis des Einfalls des CPB der CPBD ist). Ein solches Beispiel ist in 13A gezeigt, die vertikal verschobene Sonden 1310' und Kontaktpunkte 1320' relativ zu initial angezeigten Sonden 1310 und Kontaktpunkten 1320 darstellt.
Eine horizontale Bildverschiebung kann zumindest teilweise das Ergebnis eines der Probenuntersuchung inhärenten Stroms sein, wenn zum Beispiel ein elektrischer Strom in eine Probe oder in eine oder mehrere Sonden eingeleitet wird, im Gegensatz zu dazu, wenn die Probe und die Sonden elektrisch statisch sind (mit der möglichen Ausnahme einer Vorspannung, die das Ergebnis des Einfalls des CPB der CPBD ist). Eine solche Situation kann während der vorstehend beschriebenen Probenstrom-Abbildung vorliegen, in der in die Sonden eingeleiteter Strom die horizontale CPBD-Bildverschiebung in ähnlicher Weise verur sacht wie Strom, der durch eine Halbleitervorrichtung, einen Siliziumchip oder eine andere untersuchte Vorrichtung geleitet wird. Ein Beispiel einer solche Situation ist in 13B gezeigt, das horizontal verschobene Sonden 1310'' und Kontaktpunkte 1320'' relativ zu den initial angezeigten Sonden 1310 und Kontaktpunkten 1320 zeigt.
Eine Oszillation oder ein Verschwimmen kann zumindest teilweise das Ergebnis eines elektrischen Rauschens sein, das in der CPBD-Kammer oder in den Steuerleitungen, der Probe, den Sonden und/oder an anderen Orten auftritt. Ein solches Beispiel ist in 13C gezeigt, die horizontal verschobene Sonden 1310'' relativ zu den initial angezeigten Sonden 1310 darstellt.
Bilder können auch grolle Sprünge zeigen, die unter Umständen gleich breit sind wie die Breite des Anzeigebildschirms, wenn elektrische Messeinrichtungen umgeschaltet werden oder wenn eine Vorspannung oder ein Strom abrupt beginnt oder endet. Zum Beispiel kann sich ein Bild diagonal über den Bildschirm bewegen. Eine solche Bewegung kann eine sich ändernde Vorspannung und/oder einen sich ändernden Strom anzeigen.
Eine manuelle, teilweise automatisierte und/oder im wesentlichen automatisierte Detektion und/oder Messung (z. B. Verschiebungsquantifizierung oder Verschiebung-Distanz) einer solchen Bildverschiebung und/oder Bildbewegung können alleine oder in Kombination mit hierin beschriebenen Aspekten oder anderen Verfahren und Abläufen angewendet werden. Zum Beispiel können eine teilweise oder im wesentlichen automatisierte Sichtung oder Detektion eines Bildes oder einer Bildverschiebung mit Videoraten zur Anwendung kommen, um die Qualität des Kontakts zwischen einer Sonde und einem Probenkontaktpunkt zu messen. Eine solche Bildverschiebung und/oder Bildbewegung können auch angewendet werden, um ein elektrisches Ansprechen zu detektieren und/oder zu messen, zum Beispiel das Ansprechen einer Vorrichtung oder einer Schaltung in einer in der CPBD untersuchten Probe. Selbstverständlich können viele andere vorstehend beschriebene oder ansonsten im Rahmen der vorliegenden Offenbarung liegende Charakteristiken durch Prozesse, die Prozesse für die Detektion und/oder Messung einer Bildverschiebung und/oder Bildbewegung gemäß den Aspekten der vorliegenden Offenbarung nutzen oder durch solche Prozesse ergänzt werden, ebenfalls detektiert und/oder gemessen werden. In einer Ausführungsform können die Daten einer Bildverschiebung und/oder Bildbewegung gesammelt und protokolliert und unter Umständen analysiert werden, um die Verhältnisse zwischen dem Bildverhalten, der Probencharakteristik und/oder den charakteristischen Messparametern zu bestimmen. Zum Beispiel kann die Distanz, über welche sich ein Bild in Reaktion auf einen durch eine Sonde fließenden Strom verschieben kann, mit der Größe des Stroms korreliert werden. Folglich lässt sich die Korrelation nutzen, um die Konnektivität, den Kontakt zwischen der Sonde und einem anderen Objekt, die Konduktivität der Sonde etc. zu bestätigen.
Die vorliegende Offenbarung stellt somit eine Vorrichtung vor, umfassend einen Lage-Controller, der konfiguriert ist zum Steuern/Regeln der Manipulation von: (1) einem Prüfling (DUT) in einer Ladungsteilchenstrahlvorrichtung (CPBD) und (2) einer Sonde, die verwendet wird um eine Charakteristik des DUT in der CPBD zu untersuchen. Die Vorrichtung kann auch eine Messeinrichtung aufweisen. Die Steuerung/Regelung des Lage-Controllers und der Messeinrichtung kann teilweise oder im wesentlichen automatisch erfolgen. Eine Ausführungsform einer solchen Vorrichtung umfasst auch eine Manipulationsplattform, die ebenfalls teilweise oder im wesentlichen automatisiert sein kann. Die Manipulationsplattform kann eine Basis und eine Bühne aufweisen, die mit der Basis gekoppelt ist und die konfiguriert ist, um eine zu untersuchende Probe aufzunehmen. Die Manipulationsplattform kann auch eine Mehrzahl von Manipulatormodul-Schnittstellen aufweisen, deren jede mit der Basis gekoppelt ist und konfiguriert ist, um ein entsprechendes Manipulatormodul einer Mehrzahl von Manipulatormodulen aufzunehmen, deren jedes konfiguriert ist, um zumindest eine von einer Sonde und der von der Bühne aufgenommenen Probe zu manipulieren bzw. zu handhaben. Die Manipulationsplattform kann auch eine Schnittstelle aufweisen, die konfiguriert ist, um Steuerungs/Regelungs-Informationen und Statusinformationen zwischen der Mehrzahl von Manipulatormodul-Schnittstellen und zumindest einer/einem von der Messeinrichtung und dem Lage-Controller zu transferieren.
Andere Ausführungsformen können umfassen eine/einen oder mehrere von: (1) einer Ladungsteilchenstrahlvorrichtung (CPBD), in der eine zu messende Probe positioniert ist; (2) einer Lage-Steuerungs-/Regelungsvorrichtung, die kommunizierend mit der CPBD verbunden ist und die wirksam ist, um jede Sonde einer Mehrzahl von Sonden individuell in Kontakt mit einem der Mehrzahl von Kontaktpunkten an der Probe zu manövrieren; (3) einer Messeinrichtung, die kommunizierend mit der CPBD und der Lage-Steuerungs-/Regelungsvorrichtung verbunden ist und die wirksam ist, um eine von einer Messung und einer Detektion einer Charakteristik, die einem von einer Mehrzahl von Kontaktpunkten zugeordnet ist, durchzuführen; und (4) einer Steuer/Regel-Routine, die wirksam ist, um Kommunikationen zu wenigstens einer der CPBD, Lage-Steuerungs-/Regelungsvorrichtung und Messeinrichtung zu liefern.
Die vorliegende Offenbarung führt auch Verfahren ein, die das Aussetzen einer oder mehrerer Sonden einem CPB einer CPBD umfassen. Solche Verfahren können auch das Prüfen eines Stroms in zumindest einer der Sonden umfassen, da der Strom darauf hinweisen kann, welche der Sonden dem CPB ausgesetzt ist.
Die vorliegende Offenbarung führt auch Verfahren ein, die das Einleiten eines erzeugten Signalstroms in eine der Mehrzahl von Sonden, die in der CPBD positioniert sind, und das Aussetzen jeder der Sonden einem CPB der CPBD umfassen können. In einem durch die CPBD erzeugten Bild wird die Sonde, in die der erzeugte Signalstrom eingeleitet wird, auf der Basis ihrer einmaligen Darstellung relativ zu Darstellungen anderer Sonden auf dem Bild identifiziert.
Die vorliegende Offenbarung führt auch Verfahren ein, die das Abbilden eines DUT und einer Mehrzahl von Sonden in einer CPBD umfassen können. Individuelle Lagen jeder der Sonden werden basierend auf strahlinduzierten Sondenstromabbildungen bestimmt. Zielorte und/oder Sondenverschiebungswege, die jeweils einer der Sonden entsprechen, können von einer Softwareschnittstelleneingabe oder eine Benutzereingabe abgerufen werden. Es können Abtastungen, die sich den Verschiebungswegen annähern, erzeugt werden, und jede der Sonden kann basierend auf ihrem Verschiebungsweg in Richtung auf ihren Zielort bewegt werden. Den Sonden entsprechende strahlinduzierte Ströme können dann analysiert werden, und Positionierungsfehler und korrigierende Antriebssignale können ebenfalls bestimmt werden.
Die vorliegende Offenbarung führt auch Verfahren ein, die das Positionieren einer Sonde über einem in einer CPBD angeordneten DUT, das translatorische Bewegen der Sonde in Richtung auf den Kontaktpunkt an dem DUT und das iterative Wiederholen der Positionierung und der Translation, bis das Aufsetzen der Sonde auf dem Kontaktpunkt festgestellt wird, umfassen können. Die Qualität des elektrischen Kontakts zwischen der Sonde und dem Kontaktpunkt wird dann beurteilt, und es wird eine elektrische Messung mit der Sonde durchgeführt, ob die beurteilte Qualität des elektrischen Kontakts in den Rahmen vorher festgelegter Akzeptanzkriterien fällt.
Die vorliegende Offenbarung führt auch Verfahren ein, umfassend das Sammeln von Daten von einer CPBD betreffend eine Charakteristik einer in der Kammer der CPBD untersuchten Probe, das Speichern der gesammelten Daten, das Verarbeiten der gespeicherten Daten und das elektronische Übertragen der verarbeiteten Daten zu einer Vorrichtung, die für eine elektronische Kommunikation mit der CPBD konfiguriert ist. Zumindest einer der Vorgänge des Sammelns, Speicherns, Verarbeitens und Übertragens kann im wesentlich automatisiert sein. Die für die elektronische Kommunikation mit der CPBD kon figurierte Vorrichtung kann ein Master-Controller wie vorstehend beschrieben sein. Ein Master-Controller kann eine oder mehrere Vorrichtungen und/oder Einheiten enthalten, ob Hardware und/oder Software, die für die Steuerung/Regelung der Gesamtsequenzierung der Anwendungslogik konfiguriert sein. Zum Beispiel kann ein Master-Controller eine spezielle Reihenfolge von Operationen für einen gegebenen Prozess, der von einem Benutzer oder eine Maschine eingestellt wird, oder für eine Gruppe von solchen Prozessen bestimmen und ausführen.
Die vorliegende Offenbarung führt auch Verfahren ein, die das Positionieren einer ersten Sondenspitze in der Nähe einer zweiten Sondenspitze umfassen. Zumindest eine der Sondenspitzen wird erhitzt, so dass ein Teil des die Sondenspitze bildenden Materials entfernt wird, um die Sondenspitze zu schärfen.
Die vorliegende Offenbarung führt auch Verfahren ein, die das Prüfen einer Verschiebung und/oder Bewegung eines Bildes relativ zu einer CPBD, an welcher das Bild dargestellt ist, umfassen können. Der Status und/oder die Statusänderung einer elektrischen Charakteristik zumindest einer von einer Umgebung einer CPBD-Kammer, einer mit der CPBD-Kammer angeordneten Sonde und einer in der CPBD-Kammer angeordneten Probe können dann auf der Basis der Bildverschiebung und/oder Bildbewegung bestimmt werden.
Wenngleich Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung im Detail beschrieben wurden, wird der Fachmann erkennen, dass verschiedene Änderungen, Ersetzungen und Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne den Rahmen der vorliegenden Offenbarung zu verlassen.

Claims

Vorrichtung, umfassend: einen Lage-Controller (102), der konfiguriert ist, um von zumindest einem eines Prüflings, DUT, und einer Sonde (440) in einer Kammer einer Ladungsteilchenstrahlvorrichtung, CPBD (104), die Lage zu steuern/regeln, einschließend einer Lage-Steuerung/Regelung durch eine zumindest teilweise Automatisierung von zumindest einer der folgenden Orientierungen: – die Orientierung des DUT in der CPBD-Kammer zum Prüfen des DUT in der CPBD-Kammer; – die Orientierung der Sonde in der CPBD-Kammer, um von der Sonde und dem DUT zumindest eine/einen zu prüfen; und – die relative Orientierung der Sonde und des DUT zum Herstellen eines Kontakts zwischen der Sonde und dem DUT in der CPBD-Kammer; und Mittel für eine Plasmareinigung in-situ zumindest eines Bereichs von zumindest einem/einer von dem DUT und der Sonde.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Lage-Steuerung/Regelung durch eine zumindest teilweise Automatisierung eine Lage-Steuerung/Regelung durch eine wesentliche Automatisierung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Lage-Steuerung/Regelung durch eine zumindest teilweise Automatisierung eine Lage-Steuerung/Regelung der Orientierung des DUT in der CPBD-Kammer, eine Lage-Steuerung/Regelung der Orientierung der Sonde in der CPBD-Kammer und eine Lage-Steuerung/Regelung der relativen Orientierung der Sonde und des DTU einschließt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Handhabungsplattform (210), die für eine Verankerung in der CPBD-Kammer (104) konfiguriert ist und die umfasst: – eine Basis (206); und – eine Bühne (215), die mit der Basis verbunden ist und die für die Aufnahme des DUT konfiguriert ist; eine Mehrzahl von Handhabungsmodulen (260), deren jedes mit der Basis gekoppelt ist und konfiguriert ist, um von der Sonde und dem DUT zumindest eine/einen zu handhaben; und eine Schnittstelle (212), die konfiguriert ist für die Informationsübertragung zwischen dem Lage-Controller und einem der Mehrzahl von Handhabungsmodulen; wobei die Lage-Steuerung/Regelung durch eine zumindest teilweise Automatisierung eine Lage-Steuerung/Regelung von zumindest einem der Mehrzahl von Handhabungsmodulen einschließt.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei jedes der Mehrzahl von Handhabungsmodulen (260) einen Positionierer aufweist, der einen abnehmbaren Endeffektor (500) hat, der für ein Kontaktieren des DUT konfiguriert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Sonde umfasst: einen ersten leitenden Bereich (1404); einen zweiten leitenden Bereich (1406); und eine dielektrische Schicht (1402), die den ersten und den zweiten leitenden Bereich elektrisch isoliert; wobei der erste und der zweite leitende Bereich konfiguriert sind, um elektrisch verbunden zu werden, indem die Sonde mit einem leitenden Bestandteil des DUT in der CPBD-Kammer in Kontakt gebracht wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Lagerstruktur, die konfiguriert ist: zum Lagern von wenigstens einem Endeffektor in der CPBD-Kammer, wobei die Sonde eine Prüfsonde ist und der Endeffektor die Prüfsonde und eine Montagesonde aufweist, die sich in entgegengesetzte Richtungen erstrecken, wobei die Montagesonde für die Verbindung mit einem Positionierer konfiguriert ist; und zur Freigabe des wenigstens einen Endeffektors nach der Verbindung zwischen der Montagesonde und einer entsprechenden Montagefassung des Positionierers.
Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Steuer/Regel-Routine, die konfiguriert ist, um von der CPBD, dem Lage-Controller und einer Messvorrichtung (106) zumindest eine/einen teilweise automatisch zu steuern/regeln, wobei die Messvorrichtung konfiguriert ist, um von der Sonde Informationen zu empfangen, die auf eine Charakteristik des DUT schließen lassen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Referenzsystem, RS, das konfiguriert ist, um die Sonde durch eine zumindest teilweise Automatisierung zumindest einer/einem der CPBD-Kammer und des Lagereglers räumlich zuzuordnen.
Verfahren, umfassend: das Steuern/Regeln der Positionierung von zumindest einem/einer eines Prüflings, DUT, und einer Sonde (440) in einer Kammer einer Ladungsteilchenstrahivorrichtung, CPBD (104), mit einem Lage-Controller (102), wobei der Lage-Controller konfiguriert ist für eine zumindest teilautomatisierte Steuerung/Regelung zumindest einer der folgenden Orientierungen: – die Orientierung des DUT in der CPBD-Kammer zum Prüfen des DUT in der CPBD-Kammer; – die Orientierung der Sonde in der CPBD-Kammer, um von der Sonde und dem DUT zumindest eine/einen zu prüfen; und – die relative Orientierung der Sonde und des DUT zum Herstellen eines Kontakts zwischen der Sonde und dem DUT in der CPBD-Kammer; und Mittel für eine Plasmareinigung in-situ zumindest eines Bereichs von zumindest einem/einer von dem DUT und der Sonde.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die relative Orientierung der Sonde und des DUT zur Herstellung eines Kontakts zwischen der Sonde und dem DUT mit der CPBD ein Abfühlen der Kraft einschließt, um den Kontakt nachzuweisen.
Verfahren nach Anspruch 10, ferner umfassend das Steuern/Regeln eines Ladungsteilchenstrahls, CPB, der von der CPBD in der CPBD-Kammer erzeugt wird, über ein Automatisierungssystem.
Verfahren nach Anspruch 10, ferner umfassend: das Transferieren der Sonde in der CPBD-Kammer (310); das Herstellen eines Kontakts zwischen der Sonde und einem Kontaktpunkt des DUT; und das Messen einer Charakteristik des DUT, während die Sonde den DUT-Kontaktpunkt (330) kontaktiert; wobei von den Vorgängen des Transferierens, Kontaktierens und Messens wenigstens ein Vorgang über eine wesentliche Automatisierung erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Transferieren, das Kontaktieren und das Messen jeweils über eine wesentliche Automatisierung erfolgen.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Charakteristik des DUT aus der Gruppe ausgewählt wird, die besteht aus: einer mechanischen Charakteristik; einer elektrischen Charakteristik; einer optischen Charakteristik; einer chemischen Charakteristik.
Verfahren nach Anspruch 10, ferner umfassend zumindest einen der Vorgänge des Vorbereitens, Konditionierens und Charakterisierens der Sonde über eine wesentliche Automatisierung und in der CPBD-Kammer.
Verfahren nach Anspruch 10, ferner umfassend eine Plasmareinigung in-situ zumindest eines Bereichs des DUT und zumindest eines Bereichs der Sonde.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 17, wobei die Plasmareinigung unter Einsatz eines Niedrigenergie-RF-Plasmas erfolgt, um Sauerstoffradikale zu erzeugen, die Kohlenwasserstoffe von zumindest einem/einer des DUT und der Sonde oxidieren und chemisch wegätzen.
Verfahren nach Anspruch 10, ferner umfassend das Austauschen der Sonde gegen eine zusätzliche Sonde, die in der CPBD-Kammer positioniert ist, wobei der Austausch über eine wesentliche Automatisierung erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 10, ferner umfassend zumindest einen der Vorgänge des Deprocessing und Präparierens des DUT vor der Herstellung des Kontakts zwischen der Sonde und einem Kontaktpunkt des DUT, wobei zumindest einer der Vorgänge des Deprocessing und Präpa rierens des DUT über eine wesentliche Automatisierung in der CPBD-Kammer erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 10, ferner umfassend: das Beurteilen einer elektrischen Qualität eines Kontakts zwischen der Sonde und einem Kontaktpunkt des DUT über eine wesentliche Automatisierung; und das Konditionieren der Sonde über eine wesentliche Automatisierung, wenn die beurteilte elektrische Qualität nicht in den Bereich vorgegebener Akzeptanzkriterien fällt.
Verfahren nach Anspruch 10, ferner umfassend: das Messen einer Charakteristik des DUT, während die Sonde einen Kontaktpunkt des DUT kontaktiert; das Sammeln von Daten betreffend die Charakteristik; das Speichern der gesammelten Daten; das Verarbeiten der gespeicherten Daten; und das elektronische Übertragen der verarbeiteten Daten an eine Vorrichtung, die konfiguriert ist für eine elektronische Kommunikation mit der CPBD; wobei von den Vorgängen des Messens, Sammelns, Speicherns, Verarbeitens und Übertragens zumindest einer über eine wesentliche Automatisierung erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Sonde eine von einer ersten und einer zweiten Sonde ist; ferner umfassend: das Aussetzen einer von der ersten und der zweiten Sonde einem Ladungsteilchenstrahl, CPB, der CPBD; und das Prüfen eines Stroms in zumindest einer von der ersten und der zweiten Sonde, wobei der Strom darauf schließen lässt, welche Sonde von der ersten und zweiten Sonde dem CPB ausgesetzt ist.
Verfahren nach Anspruch 10, ferner umfassend: das Erhalten von Informationen betreffen die Handhabung der Sonde; das Generieren einer Abtastung über eine zumindest teilweise Automatisierung, wobei die Abtastung einem Lageänderungsweg angenähert ist, der der Handhabung der Sonde zugeordnet ist; und das Bewegen der Sonde im wesentlichen entlang des Lageänderungswegs in Richtung auf einen in der Information enthaltenen Zielort.
Verfahren nach Anspruch 10, ferner umfassend: das Bestimmen eines Positionierungsfehlers der Sonde auf der Grundlage eines durch die CPBD in der Sonde induzierten Stroms; und das Bestimmen eines Berichtigungs-Antriebssignals auf der Grundlage des Positionierungsfehlers.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Sonde eine einer Mehrzahl von Sonden ist, die jeweils in der CPBD positioniert sind, ferner umfassend: das Leiten eines jeden elektrischen Stroms einer Mehrzahl von ersten elektrischen Strömen zu einer entsprechenden Sonde der Mehrzahl von Sonden; das Aussetzen einer ausgewählten Sonde der Mehrzahl von Sonden einem Ladungsteilchenstrahl, CPB, der CPBD; das Messen eines jeden elektrischen Stroms der Mehrzahl von zweiten elektrischen Strömen von einer entsprechenden Sonde der Mehrzahl von Sonden; und das Prüfen der Mehrzahl von zweiten elektrischen Strömen, um zu bestimmen, welche Sonde der Mehrzahl von Sonden die dem CPB ausgesetzte ausgewählte Sonde der Mehrzahl von Sonden ist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Sonde eine einer Mehrzahl von Sonden ist, die in der CPBD positioniert sind, ferner umfassend: das Leiten eines erzeugten Signals zu einer ausgewählten Sonde der Mehrzahl von Sonden; das Aussetzen jeder Sonde der Mehrzahl von Sonden einem Ladungsteilchenstrahl, CPB, der CPBD; das Vergleichen des erzeugten Signals mit einem durch die CPBD erzeugten Bildsignal, um die ausgewählte Sonde der Mehrzahl von Sonden zu identifizieren, zu der das erzeugte Signal geleitet wurde, basierend auf einer einmaligen Darstellung der gewählten Sonde der Mehrzahl von Sonden relativ zu Darstellungen von anderen Sonden der Mehrzahl von Sonden in dem Bildsignal.
Verfahren nach Anspruch 10, ferner umfassend: das Prüfen von wenigstens einer von einer Verschiebung und Bewegung eines der CPBD zugeordneten Bildsignals; und das Bestimmen eines/einer von einem Status und einer Statusänderung einer elektrischen Charakteristik von zumindest einer/einem von einer Umgebung der CPBD-Kammer, des in der CPBD-Kammer angeordneten DUT und der in der CPBD-Kammer angeordneten Sonde, wobei die Bestimmung auf zumindest einer von Bildverschiebung und Bildbewegung basiert.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Sonde eine von der ersten und zweiten Sonde ist, die jeweils in der CPBD positioniert sind, ferner umfassend: das Positionieren einer ersten Sondenspitze der ersten Sonde in der Nähe einer zweiten Sondenspitze der zweiten Sonde; und das Erwärmen zumindest einer von der ersten und der zweiten Sondenspitze, so dass ein Bereich des Sondenmaterials, der zumindest eine von der ersten und der zweiten Sondenspitze bildet, disloziert wird, um von der ersten und der zweiten Sondenspitze zumindest die eine zu schärfen.
Verfahren nach Anspruch 29, wobei das Erwärmen zumindest einen der folgenden Schritte einschließt: das Erwärmen wenigstens einer von der ersten und zweiten Sondenspitze auf eine Temperatur in einem Bereich zwischen etwa 600°C und etwa 4000°C; das Anlegen einer Spannung über der ersten und der zweiten Sondenspitze, wobei die Spannung in einem Bereich zwischen etwa 1 Volt und etwa 500 Volt liegt; und das Einleiten eines Stroms in zumindest eine von der ersten und der zweiten Sondenspitze, wobei der Strom in einem Bereich zwischen etwa 100 Nanoampere und etwa 10 Mikroampere liegt.
Verfahren nach Anspruch 29, wobei nach der zur Schärfung erfolgten Erwärmung ein Spitzenscheitel wenigstens einer von der ersten und der zweiten Probenspitze einen Krümmungsradius hat, der kleiner als circa 10 Nanometer ist.
Verfahren nach Anspruch 10, ferner umfassend das Bestrahlen von wenigstens einem/einer von dem DUT und der Sonde, die mit einem Teilchenstrahl, CPB, der in der CPBD erzeugt wird, geladen ist.