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    • 专利摘要:
    一種使用聚焦離子束系統進行晶片平面成像的方法，包含下列步驟：(A)產生至少一定位標記以標示待測晶片的待測區。(B)在待測區上設置一金屬薄膜。(C)切割待測晶片以產生一第一狀態試片。(D)將第一狀態試片切除一凹形缺口，形成一第二狀態試片。(E)將第二狀態試片設置於一可傾式基台的座面。(F)旋動可傾式基台的座面，使聚焦離子束系統的離子束以一傾斜角度射入凹形缺口。(G)沿著聚焦離子束系統的入射路徑發射出離子束，形成具有不同深度而平行於該金屬薄膜的待測區平面成像圖。
    公开号:TW201314201A
    申请号:TW100133429
    申请日:2011-09-16
    公开日:2013-04-01
    发明作者:Bi-Jen Chen；Pei-yi CHEN；Chiu-Chu Liu
    申请人:Inotera Memories Inc；
    IPC主号:H01L22-00
    专利说明:
    一種使用聚焦離子束系統進行晶片平面成像的方法
    本發明係有關於一種晶片平面成像的方法，特別是一種使用聚焦離子束系統進行晶片平面成像的方法。
    隨著科技的日新月異，製程發展越追求微型化，以半導體產業而言，半導體晶片的微型結構已是人們無法利用肉眼辨識所辨識，而必須藉輔助機具以協助人們找出缺陷以瞭解其實際結構。
    晶片製作的方式，乃在於基板表面，向上形成各種半導體元件，而成為一薄片狀晶片，晶片的缺陷發生在形成半導體元件中的不良狀態，故檢式缺陷特徵，直觀的方式便是從晶片表面向基板的位置做鳥瞰式圖像擷取，因此習知檢測位於半導體晶片缺陷的方法，最常使用的方式是利用掃描式電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope)在晶片表面上做晶片表面的水平影像，獲得該影像後，再以手動研磨的方式磨去表層，並進行第二次影像的擷取。換言之，以逐次研磨測試晶片，逐次擷取待測表面的影像，藉以察看藏位於晶片內部的缺陷位置及特徵。然而以此方式最大的缺點是使用研磨方式時，磨去的厚度難以薄化、使缺陷特徵可能發生在某次研磨內被磨去而失去觀看的機會、其方法失敗率高且花費時間長。
    如圖1所示，另一種習知方式則是利用聚焦離子束系統(Focused Ion Beam)沿著聚焦離子束系統的入射路徑B垂直打入晶片1的晶片表面2’，形成垂直於晶片表面2’的縱向剖面視圖。然而僅藉由垂直於晶片表面2’的縱向剖面視圖來顯現缺陷特徵，無法完全呈現此晶片1的缺陷特徵。同時待測晶片必須切割極小化方能進形試驗，則待測晶片往往過小過薄而易在測試過程中遺失，且必須額外利用網柵(grid)放置試片，更使整體成本提高。
    因此，不論從待測區直接研磨再以電子顯微鏡獲取不同深度影像、或以聚焦離子束系統或取垂直於待測區的縱向剖面視圖，皆有耗費人力、失敗率高、耗費時間且耗費金錢等缺點。
    本發明提供一種使用聚焦離子束系統進行晶片平面成像的方法，包含下列步驟：(A)產生至少一定位標記以標示待測晶片上的待測區；(B)在待測區上設置一金屬薄膜；(C)切割待測晶片以產生一第一狀態試片；(D)將第一狀態試片切除一凹形缺口，形成一第二狀態試片；(E)將第二狀態試片設置於一可傾式基台的座面；(F)旋動可傾式基台的座面，使聚焦離子束系統的離子束以一傾斜角度射入凹形缺口；以及(G)沿著聚焦離子束系統的入射路徑發射出離子束，形成平行於待測區的剖面影像。
    本發明具有以下有益的效果：本發明利用聚焦離子束系統進行待測晶片平面成像視圖，使細小的缺陷特徵顯現於圖像中的機率提升，改善習知使用掃描式電子顯微鏡擷取待測區的平面成像時，研磨待測晶片的厚度難以薄化以致缺陷特徵可能發生在某次研磨內被磨去，增加失敗機率，以及研磨須要的大量人力與工時等缺點。另一方面，本發明相較於習知使用聚焦離子束系統擷取垂直於待測面的縱向剖面視圖，無法完全呈現缺陷特徵的行為等缺點，本發明方法更容易察覺缺陷特徵，並且測試晶片的體積大於習知待測晶片，可減低試片遺失風險，亦大大的提昇了成功率。
    為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。
    請參考圖2所示，為本發明一種使用聚焦離子束系統進行晶片平面成像的方法之流程圖。
    步驟S100如圖3所示，首先提供一待測晶片1，其為一具有半導體元件的形成晶片，待測晶片1的表面具有至少一定位標記3以標示待測區的位置。標註定位標記3的方法可以雷射在待測區的附近打上至少一刻痕、以聚焦離子束在待測區的附近打上至少一刻痕，或其他方法設置定位標記3，以界定待測區位於待測晶片1上的位置。
    步驟S102，將待測區的表面形成一金屬薄膜2。形成該金屬薄膜2的方法可用電鍍、氣相沉積法或化學沉積法等方式進行，本實施例直接使用聚焦離子束系統將金屬薄膜2設置於待測區的表面，該金屬薄膜2的材料可為鉑及其組合的金屬化合物。
    步驟S104，請參閱圖3及圖4所示，利用鋸晶圓機(dicing tool)將待測物晶片包含金屬薄膜2的部分，沿著切割線C切割為一第一狀態試片1a試片，其中一切割線C盡可能靠近金屬薄膜2的一邊緣。切割後的第一狀態試片1a之寬度(切割線C之間的距離)為4釐米左右。
    步驟S106，請參閱圖4及圖5所示，受鉅晶圓機精度的影響，待測區與第一狀態試片1a的邊緣仍有一定距離。利用金屬薄膜2周圍的定位標記3使聚焦離子束快速找到待測區的位置，並沿著金屬薄膜2的一邊緣垂直切割第一狀態試片1a，使第一狀態試片1a形成具有一凹形缺口4的第二狀態試片1b。更具體地描述，至少一定位標記3位於金屬薄膜2遠離凹形缺口4的另一邊緣，避免切除定位標記3時產生窗簾效應(Curtain Effect)，進而影響接下來的試片處理。凹形缺口4的底邊緊臨著金屬薄膜2的邊緣，並且凹形缺口4的底部為一底平面41。底平面41與金屬薄膜2彼此垂直。
    步驟S108，請參閱圖6及圖7所示，將第二狀態試片1b直立於一可傾式基台A上，使凹形缺口4朝上，其設置方式可為夾持於可傾式基台A上或黏著於可傾式基台A上。為方便說明第二狀態試片1b於可傾式基台A上的關係，定義一座標系xyz於第二狀態試片1b，其中x方向為金屬薄膜2的法向量，z方向則為凹形缺口4的底平面41的法向量。更進一步說明，由於第二狀態試片1b固定於可傾式基台A上，因此座標系xyz亦隨著可傾式基台A變動，而非空間中的絕對座標系。
    步驟S110，請參閱圖7所示，首先旋動可傾式基台A的座面，使第二狀態試片1b上金屬薄膜2的法向量垂直於聚焦離子束系統的入射路徑B，因座標系xyz中x方向已定義為金屬薄膜2的法向量，意即聚焦離子束系統的入射路徑B垂直於x方向；請參閱圖7及圖8所示，在上述條件中座標系xyz的x方向與聚焦離子束系統的入射路徑B垂直，再以x方向為轉軸傾斜可傾式基台A，使設置於其上的第二狀態試片1b底平面41的法向量與該聚焦離子束系統的入射路徑B呈現一非零度的夾角θ，因座標系xyz中z方向已定義為凹形缺口4的底平面41的法向量，意即聚焦離子束系統的入射路徑B與座標系xyz的z方向呈現一非零度的夾角θ。本實施例非零度的夾角θ，具體說明其夾角θ為6~8度，使聚焦離子束系統的離子束以此傾斜角度射入凹形缺口4。
    步驟S112，請參閱圖8所示，設置完第二狀態試片1b與聚焦離子束系統的相對關係後，聚焦離子束系統發射離子束進入待測區，形成具有不同深度而平行於金屬薄膜2的待測區平面成像圖，意即在不同x值之下產生數個yz面的平面影像圖，藉以尋找待測區中的特徵或缺陷。
    於本發明之一種使用聚焦離子束系統進行晶片平面成像的方法中，於步驟S110中，將第二狀態試片傾斜使凹形缺口的底平面的法向量(即z軸方向)不平行於聚焦離子束系統的入射路徑，其作用為使離子束傾斜射入，藉以減低窗簾效應(Curtain Effect)，增加獲得不同深度的截面影像的次數，進而提升找到特徵或缺陷的機率。由於本發明所切出之試片可容許為較大之尺寸，於本實施例中，試片寬度實質上為4釐米，但僅為一列舉，並不作一限制，較傳統待測晶片寬度(約20~40微米)大許多，不但便於夾持、不易遺失，且不易毀損，進而增加擷取影像的成功率。
    綜上所述，本發明之一種使用聚焦離子束系統進行晶片平面成像的方法，改善習知使用掃描式電子顯微鏡擷取待測區的水平圖像時，剖面深度受研磨限制的缺點；改善習知使用聚焦離子束系統擷取待測區圖像時，無法直接擷取水平圖像的缺點。本發明藉由鋸晶圓機將待測物切割為一較大之尺寸，改善習知之待測晶片因過小而導致測試過程中不慎遺失或損毀的情況，同時可免除用以置放試片之網柵，以節省成本之支出。使本發明的影像擷取成功率大大提升。
    惟以上所述僅為本發明之較佳實施例，僅為例示性說明本發明之原理及其功效，以及闡釋本發明之技術特徵，非意欲侷限本發明的專利保護範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所為的等效變化，均同理皆包含於本發明的權利保護範圍內，合予陳明。 [習知]
    A．．．可傾式基台
    B．．．聚焦離子束系統的入射路徑
    1’．．．晶片
    2’．．．晶片表面 [本發明]
    C．．．切割線
    xyz．．．座標系
    θ．．．夾角
    1．．．待測晶片
    1a．．．第一狀態試片
    1b．．．第二狀態試片
    2．．．金屬薄膜
    3．．．定位標記
    4．．．凹形缺口
    41．．．底平面
    圖1為習知使用聚焦離子束系統進行晶片平面成像的裝置示意圖；
    圖2為本發明一種使用聚焦離子束系統進行晶片平面成像的方法之流程圖；
    圖3為本發明待測晶片的平面示意圖；
    圖4為本發明第一狀態試片之立體示意圖；
    圖5為本發明第二狀態試片之立體示意圖；
    圖6為本發明第二狀態試片設置於可傾式基台之立體示意圖；
    圖7為本發明第二狀態試片設置於可傾式基台之x方向視角的示意圖；
    圖8為本發明第二狀態試片與聚焦離子束系統入射路徑的x方向視角的示意圖；
    权利要求:
    Claims (10)
    [1] 一種使用聚焦離子束系統進行晶片平面成像的方法，包含下列步驟：(A)　在一待測晶片上產生至少一定位標記以標示該待測晶片上的待測區；(B)　在該待測區表面形成一金屬薄膜；(C)　切割該待測晶片以產生一第一狀態試片；(D)　沿著該金屬薄膜的一邊緣將該第一狀態試片切除一凹形缺口，形成一第二狀態試片，其中該凹形缺口的底部形成一底平面，上述至少一定位標記位於該金屬薄膜遠離該凹形缺口的另一邊緣；(E)　將該第二狀態試片直立於一可傾式基台的座面，使該凹形缺口朝上；(F)　旋動該可傾式基台的座面，其中該金屬薄膜的法向量垂直於一聚焦離子束系統的入射路徑，該底平面的法向量與該聚焦離子束系統的入射路徑呈現一非零度的夾角，使該聚焦離子束系統的離子束以一傾斜角度射入該凹形缺口；以及(G)　沿著該聚焦離子束系統的入射路徑發射出離子束，形成具有不同深度而平行於該金屬薄膜的待測區平面成像圖。
    [2] 如申請專利範圍第1項所述的使用聚焦離子束系統進行晶片平面成像的方法，其中在步驟(A)中更包括，以雷射、離子束及其他方法的其中一種標註於晶片表面。
    [3] 如申請專利範圍第1項所述的一種聚焦離子束系統進行晶片平面成像的方法，其中該金屬薄膜之材料為鉑及其組合的金屬化合物。
    [4] 如申請專利範圍第1項所述的使用聚焦離子束系統進行晶片平面成像的方法，其中在步驟(C)中更包括，使用一鋸晶圓機切割該晶片。
    [5] 如申請專利範圍第4項所述的使用聚焦離子束系統進行晶片平面成像的方法，其中在步驟(C)中，該第一狀態試片寬度為四厘米。
    [6] 如申請專利範圍第1項所述的使用聚焦離子束系統進行晶片平面成像的方法，其中在步驟(D)中更包括，使用該聚焦離子束系統將該第一狀態試片切割成該第二狀態試片。
    [7] 如申請專利範圍第6項所述的使用聚焦離子束系統進行晶片平面成像的方法，其中在步驟(D)中，該聚焦離子束系統根據上述至少一定位標記定位該切割的位置。
    [8] 如申請專利範圍第1項所述的使用聚焦離子束系統進行晶片平面成像的方法，其中在步驟(D)中更包括，該凹形缺口的底邊緊鄰該金屬薄膜的邊緣。
    [9] 如申請專利範圍第8項所述的使用聚焦離子束系統進行晶片平面成像的方法，其中在步驟(E)中更包括，將第二狀態試片係以夾持或黏著方法，固定於該可傾式基台的座面上。
    [10] 如申請專利範圍第1項所述的使用聚焦離子束系統進行晶片平面成像的方法，其中在步驟(F)中更包括，該傾斜角度為六至八度。
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