用于半导体样品工作流的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于半导体样品工作流的方法和装置。描述了用于使用现有的自动化基础设施(诸如前开口一体盒(FOUP))在半导体制造设施中自动传送和存储透射电子显微镜(TEM)和扫描/透射电子显微镜(STEM)薄片样品的装置和方法。还提供了对应于半导体晶片、数据存储晶片或太阳能电池晶片的外部尺寸的晶片复制品，其中该复制品适于存储、携带和/或提供用于测试从半导体晶片、数据存储晶片或太阳能电池晶片取得的样品的测试平台。

【技术实现步骤摘要】
用于半导体样品工作流的方法和装置
本专利技术一般涉及用于对半导体芯片和数据存储晶片的样品的评估的方法和装置，包括用于由透射电子显微镜(TEM)和/或扫描透射电子显微镜(STEM)以及包括能量分散光谱(EDS)和电子能量损失光谱(EELS)的TEM相关技术进行分析的方法和装置。
技术介绍
在不限制本专利技术的范围的情况下，结合半导体晶片和数据存储晶片的现有采样来描述本专利技术的背景。数据存储基板(晶片)在整体外观上与半导体晶片相似，但是数据存储基板通常由不同的材料组成。其上形成有电路的半导体基板通常是晶体半导体材料(最通常是硅)的薄盘，并且被称为晶片。晶片通过切割生长的晶锭或晶棒来形成。在将晶片研磨成均匀的厚度和表面均匀性之后，晶片被抛光至镜面光洁度并且被清洁。然后制备好的晶片就准备好进行集成电路制造了。在半导体制造工厂或“FAB”中，在沉积金属层和介电层以及进一步蚀刻之前晶片被传送通过热氧化、光刻、蚀刻、掺杂以及相同步骤的重复的重复顺序步骤。因为微电子在晶片表面上形成，所以该半导体电路的形成过程要求晶片穿过FAB中的洁净室环境的复杂的自动化移动。典型的现代FAB将包括数百件专门的装备。半导体晶片经历的处理量随着电路设计的复杂性而增加。因此，300mm晶片在处理期间可以行进8到10英里，同时访问200个以上的处理工具以经历数百个单独的处理步骤。晶片在称为FOUP的多晶片载体中被传送通过FAB，其中FOUP代表前开口一体(或通用)盒(FrontOpeningUnified(orUniversal)Pod)。类似地，FOUP被用来传输和存储数据存储晶片。半导体晶片和数据存储晶片二者都是圆形平面盘，并且一般被设计为保持各种尺寸的可用晶片和盘的FOUP是可用的。目前最先进的半导体制造使用300mm晶片来执行，但是行业正在过渡到450mm晶片，并且随着更大的圆柱形晶体晶棒生长，预期有更大直径的晶片。最终，针对基本元素特性以及晶片上功能和性能来检查已完成的半导体晶片上的电路。作为这个检查过程的一部分，通常通过在亚纳米分辨率级别的高分辨率成像来测量晶片的关键尺寸。获得半导体电路区域的亚显微结构的最佳分辨率的行业标准方法是通过扫描电子显微镜(SEM)和/或透射电子显微镜(TEM)。通过利用SEM，扫描要被观察的晶片表面的初级电子束被聚焦到细小点。然后当表面被初级束撞击时，从该表面发射次级电子，并且这些次级电子由SEM检测，以形成图像。通过使用TEM，宽电子束被指向样品表面，并且透过样品的电子被聚焦以形成图像。对于TEM成像，样品必须足够薄，以允许宽束中的电子行进通过样品并且在相对侧出射。与TEM相似的成像技术是STEM成像。在STEM成像中，也需要薄样品，但是在样品平面处形成聚焦探针。首字母缩略词(S)TEM或STEM被用来指示利用STEM或TEM的成像。此外，在某些电子显微镜中可能存在其它能力，包括能量分散光谱(EDS)、能量分散X射线光谱(EDX)和电子能量损耗光谱(EELS)。为了这些评估的目的，(S)TEM样品从晶片切割并且通过(S)TEM以及样品适合的其它分析进行成像。用于制备用于成像的TEM样品的若干技术是已知的，这些技术包括切割、化学抛光、机械抛光、宽束低能离子铣削、或其组合。这些方法的缺点是它们不是位点特定的，并且常常要求将起始材料切成越来越小的碎片，由此毁坏原始样品的大部分。一般称为“提出(lift-out)”技术的其它技术使用聚焦离子束(“FIB”)从基板或大块样品中切割样品，而不毁坏或损坏基板的周围部分。这样的技术在分析用于制造得到的集成电路的处理的结果中是有用的。在FIB系统真空室内从基板中提取样品的技术通常被称为“原位(in-situ)”技术，而在真空室外的样品移除(如当整个晶片被传送到另一个工具以用于样品移除时)被称为“非原位(ex-situ)”技术。TEM样品是如下样品：该样品已经被减薄到足够级别，以便在用于TEM分析的感兴趣区域(ROI)中是电子透明的。ROI在尺寸上通常大约为2×2μm。从半导体晶片移除的实际TEM样品通常被称为“薄片”，并且在ROI中可以具有大约15×8μm的整体尺寸和大约15nm的厚度。用于在客户指定的位置处制作TEM样品的优选技术之一是使用上述聚焦离子束(FIB)方法。通常，将FIB和SEM组合的显微镜被用于创建位点特定的TEM薄片。这样的组合的FIB-SEM工具常常被称为“双束”薄片生产工具。然后可以将得到的薄片样品放置在与用于成像的TEM、SEM或STEM装备兼容使用的TEM网格上。存在多种格式的TEM网格，但是它们一般被设计为与TEM、SEM或STEM样品保持器兼容。实际上，样品保持器被设计为保持3mm圆或其某部分。照此，存在用于通常直径大约为3mm并且在边沿处大约为500μm厚的TEM网格的行业标准格式。制造这样的网格的一家公司是加利福尼亚州Redding的TedPella公司。一般而言，存在两种类型的TEM网格，在一种TEM网格中薄片被放置在网格上并且仅通过自然产生的静电力被保持在原位，而在另一种TEM网格中薄片通过附接过程被固定到网格上的区域。一旦薄片被放置或固定到TEM网格，则它们通常被手动置于用于成像的TEM装置中。不管使用哪种方法，TEM样品的制备都是复杂并且耗时的。TEM样品制备和分析中所涉及的步骤中的许多步骤必须使用手动操作的仪器来执行，这降低了效率并且增加了制造成本。实际上，一些步骤需要将薄片从一件装备手动移动到下一件装备。例如，制备好的薄片样品通常从TEM样品制备工具移除并且被存储在网格存储盒、碟或瓶中，单独的网格从上述网格存储盒、碟或瓶中手动装载到TEM成像工具中。某些阶段的自动化的缺失是对半导体芯片的制造的重大损害。由于上述内容，本专利技术人认为，薄片样品存储和传输系统可以被大大改进。本文提供的是用于制备、传输从半导体芯片取得的样品以及对该样品成像的创新的工作流控制和存储系统和装置。
技术实现思路
本文提供的是改进的方法和装置，通过该方法和装置，半导体样品可以在使用FOUP的半导体制造过程中所使用的不同装备之间进行存储和移动。在一个实施例中，晶片或盘复制品(facsimile)被提供以供在存储和传输从半导体或数据存储晶片获得的测试样品时使用。在某些实施例中，晶片复制品包括其尺寸被设计为大致对应于被测试的半导体晶片或数据存储晶片的尺寸的主体、以及在主体的表面中形成并且被配置为接收一个或多个测试样品的多个凹部(niche)。在某些实施例中，晶片或盘复制品的该多个凹部被配置为直接接收测试样品，而在其它实施例中，多个凹部是被配置为接收EM网格的EM网格插座。凹部可以包括网格限位器(retainer)，诸如例如盖子或夹子。测试样品可以包括诸如透射电子显微镜(TEM)和/或扫描/透射电子显微镜(STEM)薄片之类的电子显微镜(EM)薄片。在某些实施例中，晶片或盘复制品包括被配置为在前开口一体盒(FOUP)中被接收的由刚性材料形成的主体。合适的刚性材料包括但不限于陶瓷、塑料、金属和/或硅材料。在某些实施例中，晶片或盘复制品还包括被置于晶片复制品的暴露表面上或该暴露表面中的至少一个子载体，其中该至少一个子载体被配置为携带多个EM网格，以使得子载体可以被直接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在存储和传输从半导体晶片或数据存储晶片取得的测试样品中使用的晶片或盘复制品，包括：主体，所述主体的尺寸被设计为至少对应于从其取得测试样品的所述半导体晶片或数据存储晶片的直径；以及多个凹部，所述多个凹部在所述主体的表面中形成并且被配置为接收从所述半导体晶片或数据存储晶片取得的所述测试样品中的一个或多个测试样品。

【技术特征摘要】
2016.06.21 US 62/352,7301.一种用于在存储和传输从半导体晶片或数据存储晶片取得的测试样品中使用的晶片或盘复制品，包括：主体，所述主体的尺寸被设计为至少对应于从其取得测试样品的所述半导体晶片或数据存储晶片的直径；以及多个凹部，所述多个凹部在所述主体的表面中形成并且被配置为接收从所述半导体晶片或数据存储晶片取得的所述测试样品中的一个或多个测试样品。2.如权利要求1所述的晶片或盘复制品，其中所述测试样品是电子显微镜(EM)薄片。3.如权利要求2所述的晶片或盘复制品，其中所述测试样品是透射电子显微镜(TEM)和/或扫描/透射电子显微镜(STEM)薄片。4.如权利要求1所述的晶片或盘复制品，其中所述主体由被配置为由前开口一体盒(FOUP)接收和传输的刚性材料形成。5.如权利要求4所述的晶片或盘复制品，其中所述刚性材料是陶瓷、塑料、金属或硅材料。6.如权利要求1所述的晶片或盘复制品，其中所述多个凹部中的每个凹部被配置为直接接收测试样品。7.如权利要求1所述的晶片或盘复制品，其中所述多个凹部是被配置为接收EM网格的EM网格插座。8.如权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·巴拉绍夫，T·米勒，
申请(专利权)人：FEI公司，
类型：发明
国别省市：美国,US