JP5628882B2 - S/temのサンプルを作成する方法およびサンプル構造 - Google Patents
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Description
図9は、本発明による自動化したS/TEMサンプルマネージメントを示す。図9の好ましい実施形態では、TEMサンプルは、サンプル(例えば、半導体ウェハから抽出されるラメラ)を順次処理する能力を有する一群の様々な処理ツールによって処理される。S/TEMサンプルマネージメント・ツール一式100は概して、プロセス制御部110と、FIBシステム114に動作可能に接続された(またはFIBシステム114と動作可能に一体化した)Fab Hostコンピュータ112と、ラメラ抽出ツール116と、S/TEMシステム118とを含む。好ましい実施形態では、FIBシステム114は、本発明の譲受人であるオレゴン州ヒルズバラのFEIカンパニーから入手可能であるCertus/CLMなどのデュアル・ビームFIB/SEMシステムを含み、S/TEMシステム118は、やはりFEIカンパニーから入手可能であるTecnai G2 S/TEMなどのシステムを含む。図9の好ましい実施形態では、それぞれの処理ツールは、コンピュータ・ステーション120に動作可能に接続されており(またはコンピュータ・ステーション120と動作可能に一体化しており)、このコンピュータ・ステーション120は、TEMサンプルの作成および処理を実行するためのソフトウェア122を使用する。任意の適当なソフトウェアの(従来のおよび/または自己生成した)アプリケーション、モジュール、およびコンポーネントが、ソフトウェアを実行するために使用されてよい。例えば、図9の実施形態では、自動化したS/TEMサンプルマネージメントは、やはりFEIカンパニーから入手可能である自動化した機械制御および計測用のIC3D(登録商標)ソフトウェアを用いて実行される。
図10は、本発明の好ましい実施形態による1つまたは複数のTEMサンプルを作成するステップ、処理するステップ、および測定するステップを示す流れ図である。ステップ201では、CD−S/TEM計測プロセスの前工程で、Fab Host 112は、ある特定のウェハ上で実行される1つまたは複数の特定のプロセスをスケジュール設定する。このプロセスは、操作者が入力、または利用可能なレシピのメニューから選択できる。あるいは、プロセスまたはレシピは、プロセス制御部110によってスケジュール設定できる。それぞれの処理ツールは、制御部124と結合されており、制御部124は、Fab Hostからの命令、およびウェハ識別情報を受信する。それぞれの制御部124はまた、自動化した機械制御および計測用のIC3Dソフトウェアなどのソフトウェア122と情報をやりとりする。
現在、FIBシステム用のTEMラメラ作成プロセスは、ラメラ作成のために手動入力を対象のフィーチャまたは部位を位置決めするための1次的方法として使用する。典型的には、所望のラメラ位置が手動で位置決めされた後で、フィデューシャルまたは位置決めマークがすぐ近くにミリングされる。FIB撮像は必然的にいくらかのサンプルの損傷を引き起こすので、保護層が、撮像および/またはミリングの前に、所望のラメラ位置を覆うように蒸着される。この保護層は、基板上のフィーチャを見ることをより困難にさせるので、典型的には、フィデューシャルマークを保護層の中にミリングして、ビームを向け、切断するために適所に位置決めするのを助ける。このフィデューシャルは、位置決めマークとしてその後の処理に使用される。次いで、このフィデューシャルを手がかりに画像認識を使用してその後のラメラのミリングのための位置を見つける。このフィデューシャルをミリングするために、所望のラメラ部位近くの位置が、典型的には手動で選択され、次いで所望のフィデューシャルパターンがその位置において自動でミリングされる。
本発明の好ましい実施形態では、上述のようにいくつかのラメラがウェハ上に作成されると、ラメラは、ウェハ表面から自動的に抽出され、S/TEM分析のためにTEM格子の上へ配置できる。好ましくは、ラメラの抽出および装着は、ウェハ全体をFIBシステムから本明細書に記載した外位置プラッカー(「ESP」)などの別個のラメラ抽出ツールまで移すことによって外位置で行われる。当該分野では周知のように、ウェハはマルチ・ウェハ・キャリアおよび自動搭載ロボットによってサンプル抽出ツールまで搬送されることが好ましいが、ウェハは手動で搬送することもできる。ウェハIDごとの全ラメラ部位のリストは、ESPによってFIBシステム114から抽出される。ラメラ抽出ツール116は、それぞれのラメラ部位へ移動するために機械的ステージを使用する。ラメラは、真空/静電マニピュレータを用いて抽出され、TEM格子の上へ配置される。ラメラ抽出プロセスは、完全に自動化されることが好ましい。あるいは、この抽出プロセスは、完全にまたは部分的に手動で制御することができる。
110 プロセス制御部
112 Fab Hostコンピュータ
114 FIBシステム
116 ラメラ抽出ツール
118 S/TEMシステム
120 コンピュータ・ステーション
122 ソフトウェア
130 ネットワーク
Claims (10)
- 半導体ウェハを処理する方法において、
前記半導体ウェハにウェハIDを付与する工程と、
前記ウェハについての、分析される1つまたは複数のラメラ部位についての位置データを含むプロセス・レシピを選択する工程と、
前記ウェハを、前記選択したプロセス・レシピにしたがって前記ウェハを処理する荷電粒子ビーム・システムの中に搭載する工程と、
前記位置データを用いてそれぞれのラメラ部位へ荷電粒子ビームを移動する工程と、
それぞれのラメラ部位を撮像する工程と、
材料の薄層を残したままそれぞれの所望のラメラ位置の一方の側のウェハ表面をミリングし、次に他方の側のウェハ表面をミリングする工程と、
1つまたは複数のラメラを含む前記ウェハを外位置ラメラ抽出ツールへ移す工程と、
前記外位置ラメラ抽出ツールを用いて、前記1つまたは複数のラメラを前記ウェハから抽出する工程と、
前記1つまたは複数のラメラをTEMシステムへ移す工程であって、前記TEMシステムは、前記荷電粒子ビーム・システムから前記プロセス・レシピを取り込むとともに前記選択したプロセス・レシピにしたがって前記1つまたは複数のラメラを処理する、前記1つまたは複数のラメラをTEMシステムへ移す工程と、
前記TEMを用いて前記1つまたは複数のラメラを撮像する工程と、
前記1つまたは複数のラメラ部位についての3次元構造の寸法を決定するためにTEM画像を分析する工程と、
決定された前記寸法に応じて少なくとも1つのウェハ処理パラメータを調整する工程と
を含み、前記1つまたは複数のラメラをTEMシステムへ移す工程が、前記1つまたは複数のラメラを、移動可能な機械的TEMステージ上に装着されるTEMラメラ・ホルダ上へ搭載する工程を含むものであり、前記TEMを用いて前記1つまたは複数のラメラを撮像する工程が、それぞれのラメラが同じ向きで、および前記ラメラの上面がTEMカラムに対して同じ高さで撮像できるように、移動可能な前記ステージの位置を自動的に調整する工程を含む方法。 - 前記位置データを用いてラメラ部位へ移動する工程が、前記位置データを用いてラメラ部位へ自動的に移動する工程を含む、請求項1に記載の方法。
- 分析されるラメラを含む材料の薄い垂直な層を残したまま所望のラメラ位置の両側のウェハ表面をミリングする工程が、分析されるラメラを含む材料の薄い垂直な層を残したまま前記所望のラメラ位置の両側の前記ウェハ表面を自動的にミリングする工程を含む、請求項1または2に記載の方法。
- 前記ウェハから前記ラメラを抽出する工程が、前記ウェハから前記ラメラを自動的に抽出する工程を含む、請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
- それぞれのウェハに一意のウェハIDを付する工程をさらに含む、請求項1〜4のいずれかに記載の方法。
- 前記自動調整が、
最初に前記ラメラを前記TEMの電子ビームを用いて撮像する工程と、
前記ラメラの向きを識別するためにパターン認識を使用する工程と、それぞれのラメラが適切に回転されるとともにそれぞれのラメラが中央に置かれるように前記TEMステージを自動的に動かす工程とを含み、それによってそれぞれのラメラが、前記TEMの電子ビームに対して同じ向きで前記TEMによって撮像される、請求項1〜5のいずれかに記載の方法。 - 前記自動調整が、
最初に前記ラメラを前記TEMの電子ビームを用いて撮像する工程と、
TEMステージの調整が前記ラメラのすべての軸の向きが前記電子ビームに直交することを確実にするのに必要であるか判定するために、画像処理を使用する工程と、
前記TEMステージを動かすことによって任意の必要な調整を行う工程と
を含む、請求項1〜5のいずれかに記載の方法。 - 分析されるラメラを含む材料の薄い垂直な層を残したまま前記所望のラメラ位置の両側の前記ウェハ表面をミリングする工程が、
前記第1のラメラ部位について少なくとも1つの所望の第1のフィデューシャル位置を識別する工程と、
前記所望の第1のフィデューシャル位置で少なくとも1つの高精度のフィデューシャルマークおよび少なくとも1つの低精度のフィデューシャルマークの組み合わせをミリングする工程と、
前記フィデューシャルマークに対する所望のラメラについてのエッジ位置を決定する工程と、
材料の薄層を残したまま前記所望のラメラ位置の両側の基板表面を自動的にミリングする工程と
を含む、請求項1〜7のいずれかに記載の方法。 - 前記ウェハから前記ラメラを抽出する工程が、
1つまたは複数の抽出されるラメラを有する前記ウェハを移動可能なステージ上に配置する工程と、
真空源に接続された中空管を含み、その先端が開放されているマイクロプローブを移動させて前記1つまたは複数のラメラと接触させる工程と
真空が前記1つまたは複数のラメラを前記マイクロプローブ先端に対して保持するように前記真空を前記マイクロプローブ先端中に印加する工程と、
1つまたは複数のラメラが取り付けられた前記マイクロプローブを前記基板から離れる方に上昇させる工程と、
前記1つまたは複数のラメラがラメラ・ホルダ上の所望の位置と接触するように前記マイクロプローブを移動させる工程と、
解放された前記ラメラから離れるように前記マイクロプローブを移動させる工程と
を含む、請求項1〜8のいずれかに記載の方法。 - マイクロプローブを移動させて前記1つまたは複数のラメラと接触させる工程が、
前記ウエハを円筒軸線を有するマイクロプローブに対して位置決めし、前記円筒軸線が前記1つまたは複数のラメラ上の実質的に垂直な面に対して直角である平面にあるようにする工程であり、前記マイクロプローブがマイクロマニピュレータに接続され、かつ、前記プローブの前記円筒軸線周囲で回転することのできるプローブ・ステージ上に設置されており、前記マイクロプローブが、前記マイクロプローブの前記円筒軸線に対して斜めになった先端角で勾配の付いたほぼ平坦な先端を有し、かつ、前記マイクロプローブが、前記マイクロプローブの前記円筒軸線が前記1つまたは複数のラメラの表面に対して斜めのプローブ角であるように、かつ、前記勾配の付いたプローブ先端が前記1つまたは複数のラメラの表面に対して実質的に平行になるように配向された工程と、
前記プローブ先端の前記平坦な先端が前記1つまたは複数のラメラの表面と接触するように前記マイクロプローブを移動させる工程と
を含む、請求項9に記載の方法。
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