CN108226737A

CN108226737A - 具有用于电子束操作的局部抽空容积的集成电路分析系统和方法

Info

Publication number: CN108226737A
Application number: CN201711368608.XA
Authority: CN
Inventors: Y·博布罗夫; C·A·坎波基亚罗
Original assignee: FEI Co
Current assignee: FEI Co
Priority date: 2016-12-20
Filing date: 2017-12-18
Publication date: 2018-06-29
Anticipated expiration: 2037-12-18
Also published as: KR20180071985A; TWI746740B; US10373795B2; KR102339530B1; JP7042071B2; TW201837959A; CN108226737B; JP2018136306A; US20180197713A1

Abstract

本发明提供用于在IC半导体装置中进行故障分析的新技术，包括用以在正在电刺激受测装置(DUT)的同时或在所述装置靠其自身或在安装于电路板或其它模块中的主机系统内活动的同时实现在IC受测装置(DUT)内使用电子束技术进行电路探测的系统设计和方法。所述DUT可为封装IC或呈某种未封装形式的IC。为了在紧靠电子束工具外部创建局部抽空容积，抵靠或围绕所述DUT密封密封元件以获得局部密封。此类布置使得不需要对操作并监视所述DUT所需的可能成千上万信号进行真空馈通，并且进一步实现在DUT正在其正常环境中(诸如安装在其系统中的电路板上)或在无错测试器上进行操作时探测所述DUT。

Description

具有用于电子束操作的局部抽空容积的集成电路分析系统和方法

技术领域

本发明涉及使用带电粒子束的集成电路(IC)诊断、表征和修改。

背景技术

电气故障分析会查找出整个IC受测装置(DUT)中的电气问题。节点减少、新材料和更复杂的结构正驱动着新的故障查找技术和检测故障的系统解决方案的改进。

电子束诊断系统是用于IC表征和调试应用的强大工具。例如，电子束诊断系统用于二次电子成像、使用内置计算机自动化设计(CAD)显示器进行电路导航，以及使用电压对比原理从有源电路进行电压测量。(例如，见第4,706,019号美国专利。)其它电子束诊断系统使用射束中的电子来影响用于检测故障的信号。此类系统包括电子束感生电流(EBIC)、电阻对比成像(RCI)、偏置RCI(BRCI)、电荷感生电压变化(CIVA)、低能量CIVA(LECIVA)、电子束吸收电流(EBAC)和电子束感生电阻变化(EBIRCH)。

授予Shaw等人的美国专利6,872,581教示了用于使用带电粒子束的IC诊断、表征或修改的方法。在一个具体实施中，从背侧将IC的块状硅衬底薄化为距最深阱约1至3μm，并且向位于薄化衬底的表面下方的电路元件施加电压。所施加的电压在表面上引发电势，通过感生电压与带电粒子束的交互来检测所述电势。授予Wollesen等人的第5,972,725号美国专利类似地通过使用机械抛光与等离子刻蚀的组合移除硅衬底的一部分、向电路提供供应电压并且观测电子束图像中的电压对比来实现背侧电压测量。

此类检查技术需要使用设计为在测试条件下操作IC的测试信号激活IC电路。在SEM腔室内部激活现代IC需要成百上千个高速电馈通，并且这是一项挑战。所需高速馈通的数量通常增大，因为电路的大小(晶体管数目)和复杂性通常伴随着装置上的输入输出(I/O)端子的数目增大。之前的电子束解决方案全部依赖于使电信号“穿过”进入SEM的真空腔室中，这是一个可能需要针对特定IC生产专门连接设备的繁琐且缓慢的过程。

发明内容

本发明的目的是提供一种使用SEM进行IC分析的方法和设备。

一种使用扫描电子显微镜(SEM)检查IC的方法，SEM在发射电子束的一端处具有带SEM立柱开口的SEM立柱。该方法可包括围绕IC背侧上的目标区域密封SEM立柱开口以在SEM立柱开口处创建密封容积，目标区域形成密封容积的壳体的一部分；抽空该密封容积；向IC的电路元件施加电压，电压在目标区域中引发电势；以及在目标区域上方扫描电子束以检测目标区域的表面处的电势。

一种设备可包括测试夹具，其包括多个电探针以连接到IC上的多个触点；SEM，其包括电子源、具有朝向目标区域发射电子束的远端的聚焦立柱以及定位为检测电子的电子检测器，所述电子响应于入射电子束而从目标区域发射；密封元件，其适于定位在SEM聚焦立柱的远端处并且具有中心开口以允许电子穿过；活动底座，其固持SEM或IC并且配置为使SEM与IC之间产生相对运动以使密封元件在SEM聚焦立柱与IC或测试夹具之间形成密封，密封围绕目标区域；以及真空泵，其耦接到SEM聚焦立柱并且能够操作以在IC与真空立柱的远端之间创建部分真空。

前文已经相当广义地概述了本发明的特征和技术优点，使得可更好地理解以下对本发明的详细描述。下文将描述本发明的额外特征和优点。本领域的技术人员应当了解，所公开的概念和特定实施方案可很容易用作用于修改或设计用于实行本发明的相同目的的其它结构的基础。本领域的技术人员还应当认识到，此类等效构造不脱离如所附权利要求书中陈述的本发明的范围。

附图说明

为了更彻底地理解本发明及其优点，现在参考以下结合附图所作的描述，在附图中：

图1是根据一些实施方案的用于检查IC的过程的流程图；

图2是示出在目标区域处薄化的IC的剖视图；

图3A至3B是示出跨其整个背侧表面薄化的IC的一系列剖视图；

图4至5是示出SEM立柱的用以抵靠未封装IC背侧形成密封的相对移动的一系列剖视图；

图6至7是示出SEM立柱的用以抵靠封装IC背侧形成密封的相对移动的一系列类似剖视图；

图8A至8E是示出可在SEM立柱远端处用于固持或接合密封元件和/或调整对于待检查的特定IC而言可能太大的立柱开口的大小的结构的变型的剖视图；

图9是体现本文一些原理的示例性诊断系统的剖视图；

图10示出了图示还检测发光的IC检查过程的变型的部分流程图；

图11是使用SEM立柱适配器元件创建局部密封的示例性方法的流程图。

附图并非意在按比例绘制。在附图中，各个图中所示出的每个相同或几乎相同的部件由相同附图标记表示。为了清楚起见，可能未在每个图中标出每个部件。

具体实施方式

本发明描述一种用于在IC半导体装置中进行故障分析的新方法。提供了若干种系统设计和方法以实现在正通过自动化测试设备(ATE)测试器对受测装置(DUT)进行电刺激的同时或在装置靠其自身或在安装于电路板或其它模块中的主机系统内活动的同时使用电子束(e-beam)技术探测IC DUT内所含有的晶体管、其掺杂剂阱及其辅助连接。DUT可为封装IC，或其可以以未封装形式存在，包括作为整个制造晶片的一部分。现有电子束探测系统要求将DUT放置在高真空环境中。本文中的设计和方法设法避免了需要将DUT放置在高真空内，并且改为使用环境扫描电子显微镜(ESEM)或低真空SEM，其中DUT可处于相对较低(“不良”)真空环境中。抵靠和/或围绕DUT密封SEM立柱，其中具有用于创建局部抽空容积的局部密封。ESEM/DUT局部抽空容积中的低真空可使用构造在SEM立柱周围的腔室中的小抽吸端口或通过从ESEM/DUT腔室的立柱侧经由小ESEM孔抽吸来维持。此类布置使得不需要对操作并监视DUT所需的可能成千上万信号进行真空馈通，并且进一步实现在DUT正在其正常环境中(诸如安装在其系统中的电路板上)或在ATE测试器上操作时探测DUT。DUT环境中的压力通常介于约10Pa与25kPa之间。ESEM使用气体级联放大二次电子检测。在一些应用中，具有低真空度的SEM可使用背散射电子检测器。DUT处的压力应当在检测器将提供有用信号所在的范围内。压力的上限还由立柱真空泵在电子源处维持充足真空的能力以及光学立柱在DUT处提供具有充足分辨率的电子束的能力确定。SEM立柱将通常具有压力限制孔以在电子源处并且贯穿大部分聚焦立柱维持较低压力以避免污染电子源以及射束通过大部分光学立柱扩散。在立柱抵靠DUT或测试夹具密封的情况下，压力限制孔之后的压力可比压力限制孔上方的压力大。

各种方面提供了大大简化用于使用SEM检查IC的测试设置的益处。改进速度和成本的益处在于将信号连接到IC(其原本通常需要真空腔室和电馈通)的设备成本以及设置与IC DUT的连接的劳动时间和成本。通过抽吸小得多的真空容积来检测IC节省了时间，并且通过允许在密封到DUT或测试夹具的SEM立柱的末端处创建的小真空容积中存在较低质量真空(至少部分真空)节省了时间。改进了对IC的接达以将其它测试工具移动到恰当位置来检查IC DUT，从而允许设计出可比先前程序更频繁地切换工具的测试程序。采用立柱适配器元件的版本还改进了设备的互操作性并且允许在执行本文的新特征时从现有SEM设备实现更多价值。还可从本文中组合使用的各种特征实现许多其它优点。

在一个实施方案中，简单的O形环密封元件足以封闭DUT的一部分，使得在O形环密封外部允许存在环境大气条件，并且在密封内部维持足够程度的真空以允许SEM操作。如本文使用，“密封到DUT”还包括密封到固持DUT的夹具或模块。这个布置防止整个DUT并且还有可能防止ATE需在高真空SEM腔室内处于真空条件。可将SEM放置在机械平台上，以便可将电子束探测、标准光学探测、热发射或任何其它电气故障分析工具在DUT位置处移动到恰当地方。

本文所述的系统的一个方面包括提供密封元件以在SEM立柱的远端与IC的背侧上的目标区之间提供局部密封，以便至少创建局部封闭容积，局部封闭容积能够被抽空以创建用于操作某种类型的SEM的部分真空。另一个方面是在包围DUT的目标区域的局部容积中所创建的至少部分真空中操作SEM，从而允许在真空外部形成与DUT的电连接以避免使电连接进入真空腔室中。这些技术优选地与薄化IC DUT一起使用。

另一个实施方案提供一种检查IC的方法，其包括至少在待检查的目标区域处薄化IC的背侧，并且如果IC尚未安装在充当测试夹具的电路模块中，则将IC放置在测试夹具中。用于固持IC的电路模块、测试夹具或其它装置被称为“IC固持器”或“电路固持器”。该方法还包括相对于IC将SEM立柱移动到IC背侧处的位于目标区域附近的位置中。可移动SEM或IC以实现相对移动。该方法在SEM立柱开口与IC背侧之间创建密封，该密封包围目标区域。接着，该方法在SEM立柱开口与IC背侧表面之间的密封容积中至少创建部分真空。向IC的电路元件施加至少一个电压，该电压在目标区域中引发电势。该方法接着使用SEM检测电势作为目标区域的表面特征。

可与所述方法一起以任何合适子组合使用许多特征和技术。所述密封可在SEM立柱与目标区域之间形成开口。所述密封可用O形环来创建。其还可用定位在SEM立柱的远端处的密封元件来创建。创建所述密封可包括将SEM立柱朝向IC移动以抵靠IC压紧密封元件。相对于IC移动SEM立柱可通过移动上面安装SEM的运动平台来执行。在一些版本中，至少部分真空可包括1kPa或更大的压力。可在可达到的地方使用较高真空度(较低压力)，其中通常针对较高质量SEM数据优选较高真空度。能够实现的真空度取决于密封泄漏和真空泵。该方法还可包括在扫描SEM的同时检测从密封容积内部的IC发射的光子。SEM立柱可为环境SEM(ESEM)立柱。SEM立柱可为低真空SEM立柱。该方法可包括将近红外(NIR)显微镜或另一种合适检测工具移动到与目标区域相邻的位置并且使用所述另一种工具检查所述IC。该方法还可包括通过检测沿目标区域的多个特征的电势来获得表面电压对比图像。这可包括使用电压对比图像用于定位IC中的电路元件以供使用SEM进行检查。其还可包括使用电压对比图像用于检测IC中的电路元件中的故障。该方法可包括使用其它电子束分析技术，诸如EBIC、RCI、BRCI、CIVA、LECIVA、EBAC和EBIRCH。

薄化IC背侧可包括薄化到离目标区域中的最靠近IC背侧的电路元件亚微米厚度。薄化IC背侧可包括将背侧薄化到离目标区域中的最靠近IC背表面的电路元件小于50纳米的距离。薄化IC背侧可包括暴露目标区域中的IC的电路元件。SEM立柱可具有安装在立柱开口处以使立柱开口变窄的立柱适配器元件。此类立柱适配器元件可构造成使立柱开口变窄到适于检查特定IC的直径，诸如小于5mm的直径或小于2mm的直径。所述密封可由密封元件创建，密封元件定位在立柱适配器元件的远侧处。该方法可包括通过从密封容积外部的IC背侧提取热量来在向IC中的电路元件施加电压的同时冷却IC。测试夹具可为探针卡。该方法还包括通过探针卡经由IC中的端子或通过安装并电连接IC的电路板或其它电路模块向IC施加时变电压。IC可呈封装形式，或呈未封装或部分封装形式。检测所述电势作为目标区域的表面特征还可包括检测电势的时间变化性。该方法还可包括提供用于连接到IC并且对其进行测试的多个高速时变电信号，并且将所述多个信号连接到测试夹具。

根据另一个方面，提供一种用于检查IC的设备。该设备包括具有适于接纳IC并且电连接到IC上的多个触点的连接器或台面面积的测试夹具。测试夹具可包括已经安装有IC以供检测的电路板或模块。该设备包括SEM，其包括电子源、具有用于朝向目标区域发射电子束的远端的聚焦立柱以及定位成检测来自目标区域的电子的电子检测器。密封元件具有中心开口并且适于定位在SEM立柱的远端处以允许电子穿过中心开口。提供了一个或多个安装结构，其固持SEM和测试夹具，该安装结构中的至少一者能够调节到第一不活动位置和第二操作位置，在第一不活动位置中测试夹具将IC固持为与密封元件和SEM立柱间隔开，在第二操作位置中测试夹具将IC固持为IC的背侧抵靠密封元件放置以在IC背侧与SEM立柱远端之间形成密封，从而创建能够抽空到至少部分真空的密封容积。真空泵耦接到SEM聚焦立柱并且能够操作以创建部分真空。

可与该设备一起以任何合适子组合提供许多其它特征。该设备还可包括控制器，该控制器可操作地连接到SEM，并且编程为控制SEM对IC的背侧上的薄化目标区域执行电压对比成像。测试夹具插座包括用于将多个高速电信号耦合到IC以及从IC耦合多个高速电信号的多个电连接，所述电连接耦接到在密封容积外部的IC。安装结构可包括上面安装SEM的x、y、z活动平台。该设备还可包括由所述一个或多个安装结构中的至少一者固持的至少一个额外检测工具，该安装结构可将工具移动到恰当地方以观测IC，其中所述检测工具是近红外显微镜、激光辅助装置更改(LADA)装置、可见光探测器、可见光显微镜或光子发射显微镜(PEM)中的一者。密封元件可为可变形垫圈，并且形成密封包括朝向IC移动SEM聚焦立柱以抵靠IC背侧压紧密封元件。密封元件可安装到SEM聚焦立柱远端。SEM立柱可具有安装在立柱开口处的立柱适配器元件。密封元件可安装到此类立柱适配器元件。立柱适配器元件可适于固持密封元件，其中密封元件可拆卸并且可更换。可包括使立柱开口变窄的立柱适配器元件，例如，可变窄到小于2mm或小于5mm的直径。

另一个实施方案提供一种检查IC的方法。该方法包括在待检查的目标区域处薄化IC的背侧。如果IC尚未安装在充当测试夹具的电路模块中，则该方法将IC放置在测试夹具中并且将测试夹具电连接到IC中的电路元件。该方法相对于IC将SEM立柱移动到IC背侧处的位于目标区域附近的位置中。其接着在SEM立柱开口与IC背侧之间创建密封，所述密封包围目标区域，并且在SEM立柱开口与IC背侧之间的密封容积中创建至少部分真空。该方法从测试夹具向选定IC电路元件施加多个时变电压信号以在IC中创建测试条件，所述信号在目标区域中引发至少一个时变电势。其使用SEM检测所述至少一个时变电势作为目标区域的表面特征。

可与该方法一起以任何合适的子组合使用许多特征和技术。可将IC安装到载体衬底，该载体衬底将IC的电路元件电连接到外部电端子，并且将IC放置在测试夹具中可包括通过外部电端子将测试夹具电连接到IC电路元件。IC可为封装IC，其中该方法还包括在目标区域处薄化IC的背侧之前移除覆盖IC的背侧的封装层的至少一部分。薄化IC的背侧可包括薄化IC的整个背侧。薄化IC的背侧可包括暴露目标区域中的IC的电路元件。可在电路元件上方留下诸如亚微米层等薄层。该方法可包括相对于IC将SEM立柱移动远离目标区域并且将额外检测工具移动到恰当位置以检查目标区域，额外检测工具是近红外显微镜、激光辅助装置更改(LADA)装置、可见光探测器、可见光显微镜或光子发射显微镜(PEM)中的一者。该方法还可包括在使用额外检测工具检测IC之后将所述额外检测工具移动远离IC，并且重复以下操作：相对于IC将SEM立柱移动到IC背侧处的位于目标区域附近的位置中；在SEM立柱开口与IC背侧之间形成密封，该密封包围目标区域；在SEM立柱开口与IC背侧表面之间的密封容积中形成至少部分真空；向选定IC电路元件施加多个时变电压信号以在IC中形成测试条件，信号在目标区域中引发时变电势；以及使用SEM检测所述时变电势作为目标区域的表面特征。

基于本文描述，其它实施方案也是可能的。例如，立柱适配器元件可构造成放置在SEM立柱上，并且包括或固持密封元件以用于抵靠或围绕IC芯片密封来创建用于使用SEM检查IC的局部抽空容积。其它实施方案可包括具有立柱远尖端的SEM，该立柱远尖端构造成固持密封元件以抵靠或围绕IC芯片密封创建用于使用SEM检查IC的局部抽空容积。在其它实施方案中，密封件(诸如弹性环)可并入到测试夹具中以在SEM立柱的末端接触夹具时密封。

现在描述系统的若干变型。选择这些实例来示出可如何与多种创新元件一起采用与创建允许检测IC电路的局部密封相关的概念。在所示出的每个实例中并不采用所有创新元件。

图1是根据一些实施方案的用于检查并诊断IC的过程的流程图。图9是体现本文一些原理的示例性诊断系统的剖视图。将ESEM腔室直接耦接到DUT解决了在正在其正常测试状态下(诸如在ATE测试器上)或在诸如电路板等的系统内执行DUT的同时，实现其电子束探测的问题。ESEM或低真空SEM在相对不良的真空环境中工作，所以用于DUT的简单O形环密封元件足以在DUT处于其正常操作环境中的同时维持ESEM操作。

现在参看图1并且有时参看图9和其它附图的系统图，检查IC DUT的示例性过程或方法在过程框102处开始，在该处准备IC用于检查。对于未封装IC，这可涉及在框104处安装在诸如封装板等载体衬底上，这个框在一些情况下为任选的，因为还可使用探针卡和合适的探头或插座检查裸露IC或完整裸片。

接下来，在(任选的)框106处，该过程至少在目标区域上方但有可能在整个IC背侧上方将IC背侧薄化到所需深度以用于检查。该薄化过程在本领域中为众所周知的，并且可通过任何合适技术来实现。例如，授予Shaw等人的美国专利6,872,581中解释了若干技术，并且可基于应用和基于将薄化整个IC芯片还是仅薄化一部分来选择所述技术。可使用机械研磨和抛光。还可应用其它薄化技术，诸如通过湿式或干式化学蚀刻的全局衬底移除，或通过激光化学蚀刻、通过飞秒激光烧蚀、通过聚焦离子束或通过RIE(反应离子蚀刻)的局部衬底移除，仅列举若干实例。图2示出了仅在IC的背侧上的目标区域12处薄化IC 10的一部分的实例。这个IC以倒装芯片形式安装在载体衬底或封装板上，载体衬底或封装板面向IC的前侧上的终端电路元件，并且将其电连接到载体板6的相对侧上的焊料球。还可薄化多个选定目标区域，或可薄化整个IC 10，诸如图3A的剖面中所示，其中未薄化IC 10示出为安装到载体衬底6，并且在图3B中跨其背侧11进行薄化以产生薄化IC 10’。在一些实施方案中，薄化IC 10’可被薄化到暴露需要检查的电路元件所必要的深度，诸如STI(浅沟道互连)层，或在其它实施方案中，可留下薄硅层剩余在需要检查的电路元件上方。通常，如下文使用，“IC10”(见图2至7以及图9)是指根据任何技术变型薄化的薄化IC。在最优选方法中，可留下非常薄的层，诸如离目标区域中的最靠近IC背表面的电路元件小于50纳米厚。优选地，剩余的任何层将具有单个微米或更少(诸如500nm)的厚度，但本文的技术还可与留下较厚层(诸如2或3微米)的已知过程一起使用。另外，不同衬底材料可需要不同剩余厚度，依据所需要的测量类型和外表面11与某些电路元件之间的所得电磁耦合而定。可在这个步骤处对完全包装、未封装或部分封装的IC进行薄化。

接下来，在图1的(任选)框108处，该过程将IC 10放置或安装在测试夹具中。这可包括将其载体衬底放置在探针卡的测试插座中或使用焊料凸块安装到电路板。这个步骤示为是任选的，因为可提供已经安装到主机系统或合适测试电路板的一些受测装置，并且可在任何合适电路板上进行该过程，只要DUT为可接达的。本文技术的另一个优点是其允许在IC 10在操作条件下安装到主机系统的许多情况下进行评估。通常，该过程包括在IC 10尚未安装到电路板或其它电路模块(诸如多芯片模块)的情况下安装IC 10。在图4的实例中，测试夹具包括自动化测试设备(ATE)3，其连接到探针卡4，探针卡4具有连接器5，连接器5可为探测头、插座适配器或其它合适适配器，这取决于受测IC被封装、安装在载体上还是裸露以及与IC一起使用的端子的类型。测试夹具以将外部电端子(诸如焊料球、焊料凸块或插针)电连接到载体衬底所需要的方式进行构造。在图6的实例中，测试夹具包括测试电路板，薄化的封装IC 10通常通过焊接安装到测试电路板。下文将进一步描述这些实例。

接下来，过程在框110处将测试夹具在测试系统中移动到恰当地方，将其移动到移动和操作范围中。例如，在图9的系统图中描绘此类位置的实例，其示出了ATE 3及其附接的探针卡4和连接器5在其操作范围内在SEM 20上方位于适当地方。操作范围意指通过相对于IC移动SEM来使得SEM能够扫描的区域。下文将进一步描述图9的测试系统。

在框112处提供密封元件15，其定位在SEM立柱开口与IC背侧之间。密封元件15通常为某种类型的可变形密封件，诸如由已知的任何合适可变形材料(诸如橡胶、塑料或合成物)制成的O形环或垫圈。密封元件15可如所描述那样以许多方式进行定位，诸如将其附接到远侧处的SEM立柱20开口，使用另一个支撑结构将其支撑在SEM立柱20与IC 10之间的恰当地方，或将其附接到IC 10背侧。在优选版本中，密封元件已经固定在SEM立柱远端处，并且在操作之间保持在那里。在密封元件15处于恰当地方的情况下，该过程接下来在框114处相对于IC 10将SEM立柱移动到IC背侧处的位于目标区域附近的位置中，使得密封元件15接触IC 10或其封装材料或载体衬底，从而在SEM立柱20开口与IC 10背侧之间创建密封，该密封包围目标区域。优选地，移动足够远以将密封元件压紧在SEM立柱20与IC背侧的相对表面之间以创建强密封。框114处的相对移动的实例可在图4至7中见到。所述移动可通过确定SEM立柱20的位置或通过测量密封元件抵靠着IC(例如，以创建所需密封压力)的压力来控制。尽管优选压紧O形环样式密封元件，但可针对密封区域的一侧或两侧(SEM立柱和IC背侧)使用其它密封方法和装置，例如粘合剂可将密封元件固持到一侧或两侧。密封泡沫或填充物可用于将密封元件附接到一侧或两侧，或完全形成密封元件。

图4A至4B是示出用以抵靠着安装到载体衬底(诸如载体衬底6)的裸露(未封装)且薄化的IC 10的IC背侧创建密封的一系列SEM立柱20移动的剖视图。安装的IC 10使用连接器5(诸如插座或探测插座)连接到探针卡4。密封元件15定位在SEM立柱20的远端与IC 10之间，包围立柱开口。优选地，密封元件安装到SEM立柱20远端包围开口，但其它装置(诸如配件、夹子)可将密封元件固持在恰当地方，或其可使用弹性套管来构造，从而允许将其放置在立柱开口上方。图4A示出了过程框112之后的相对位置，而图4B示出了过程框114的移动之后的相对位置。创建密封可包括朝向IC 10移动SEM立柱20以抵靠着IC 10背侧压紧密封元件15。相对于IC 10移动SEM立柱20优选地通过移动上面安装SEM立柱20的运动平台22(图9)来执行。如图可见，密封元件15包括中心开口，密封元件15使用中心开口在SEM立柱与目标区域之间形成开口。这种密封允许SEM在部分真空条件下操作而不需要将整个测试夹具放置到SEM真空腔室中。所述过程还可与未安装IC一起使用，然而，电连接到测试仪表在此类情况下是更精确的过程。图5A至5B示出了类似布置，但代替直接抵靠着IC本身密封，抵靠着IC的载体衬底6做出密封。因为IC 10的面积通常比载体衬底6小，所以可有效地做出此类密封以包围IC 10来形成用于SEM检查的密封环境。

图6A至6B是示出了SEM立柱20的用以抵靠着封装IC 10背侧创建密封的相对移动的另一个示例性系列的剖视图。在所述过程的这个实施方案中，受测IC被封装，包括硅IC芯片10本身、载体衬底6、载体衬底上的用以安装IC并且将其电连接到测试电路板62的焊料球或凸块，以及可为塑料或任何其它已知IC封装材料的封装主体8。图7示出了在过程框114的相对移动之后的位置，其中密封元件15压紧在SEM立柱20远端与封装IC背侧之间。如这个版本中所描绘，仅在目标区域12处对IC 10进行薄化，其中所述薄化过程移除封装主体材料和IC材料两者以达到所需深度。可与封装IC一起使用若干其它过程。可从IC 10背侧完全移除封装主体8。此后，可对整个IC背侧进行薄化，或可单独地对一个或多个所需目标区域进行薄化。相对移动可因此抵靠着裸露IC芯片背侧或封装背侧形成密封，如图7A至7B所见。其可抵靠着未薄化部分形成密封，薄化部分被薄化到与目标区域不同的深度，或抵靠着包围目标区域并且薄化到与目标区域相同的深度的薄化区域形成密封(例如，当对整个IC 10背侧表面进行薄化时，将是这种情况)。形成密封所抵靠的区域优选地为平坦的，但这并非为限制性的并且各种类型的密封元件可允许密封元件15下方的IC表面的粗糙性或其它变化，并且仍实现合适密封。另外，尽管此处所描述的示例性方法抵靠着IC的表面(例如，薄化硅IC芯片本身、载体衬底或封装填充物)形成密封，但这并非为限制性的并且其它实施方案可将密封元件嵌入到此类表面中的一者或多者中，诸如通过碾磨里面可按压或使用粘合剂固定窄密封元件的窄沟道。

再次参看图1，在创建密封的情况下，该过程接下来去往框116，在该处其操作真空泵以在SEM立柱20开口与IC 10背侧表面之间的密封容积中创建至少部分真空。所采用的泵可为用以抽空SEM立柱的相同泵，或可提供另一个泵，其中在SEM中朝向远端具有真空端口以允许改进真空质量。优选地，真空尽可能地强以实现最高质量SEM敏感性和分辨率。真空质量可受抽吸时间约束或由在框114处形成的密封质量限制。在一些版本中，至少部分真空具有低至1kPa的真空度。在本文中，如下文进一步论述的，使用环境SEM(ESEM)或低真空SEM(LVSEM)作为SEM 300允许以较低真空质量(即，较高压力)进行操作。如图8A所示，例如，SEM可包括位于SEM立柱20的容积与包围目标区域12的密封容积之间的压力限制孔24。其它版本可无压力限制孔，在所述情况下所创建的密封容积与SEM立柱20内部的真空一样。

在创建密封并且在SEM远端与目标区域之间的容积中形成真空的情况下，该过程行进至过程框118，在该处其通过向IC 10的电路元件施加电压来开始检查IC，所述电压在目标区域中引发电势。接下来，在框120处，过程使用SEM检测电势作为目标区域的表面特征。框118和120可包括根据本领域中已知的任何合适技术施加恒定电信号或时变电信号以为IC中的电路创建操作测试条件。过程的一些版本包括向选定IC电路元件施加多个时变电压信号以在IC中创建测试条件，所述信号在目标区域中引发至少一个时变电势，并且接着使用SEM检测时变电势作为目标区域的表面特征。在先前技术中，通常，执行此类测试需要将IC 10放置在SEM进行操作的真空腔室中，并且测试所需的所有电信号需要通过穿透连接到真空腔室中或在真空腔室内部创建。本文的技术允许测试信号连接到SEM操作真空外部的IC，并且通过允许将几十或几百个信号连接到IC以创建所需测试条件来大大简化了创建用于测试IC的操作测试条件的过程。

在框120处检测电势可包括许多变型。在一些版本中，其包括通过检测沿目标区域的多个特征的电势来获得表面电压对比图像。该方法可包括将电压对比图像用于在IC中定位电路元件，或将电压对比图像用于检测IC中的电路元件中的故障。使用SEM来检测IC背侧处的电压可与本文技术组合以改进测试过程和测试设置。例如，如本文的背景技术中所论述，已知在IC已被薄化到所需深度之后剩余的暴露电路元件或位于薄硅层之下的电路元件处测量电压信号的技术。这些技术中的任一者可通过使用本发明的各种实施方案来改进。

图10示出了图示还检测发光的IC检查过程的变型的部分流程图。这种技术可使用定位在SEM立柱20开口附近或该处的光子检测器，诸如图9所示的光子检测器26。使用此类检测器允许阴极射线致发光或光致发光与本文的SEM测量组合。在过程框1002处，该过程使用SEM扫描IC背侧，其可为单独扫描或就图1所论述的相同扫描。在这样做的同时，过程在框1004处检测在扫描SEM时从密封容积内部的IC发射的光子。这提供可特别有助于导航到存在于目标区域中和周围的所有电路当中的所需位置的进一步数据。这个框可包括定位所需目标电路并且将SEM对准以在该电路处进行测量。

现在更详细地参看图9，以图表形式(未按比例)示出了剖面，其描绘体现本文一些原理的示例性诊断系统。一般来说，示出了用于检查IC DUT的系统900，并且除了所描绘的SEM 300之外，其还可包括多个检查工具，包括传统上用于IC的电气故障分析(EFA)的工具。例如，如本文所教示的SEM可安装在光学故障查找(OFI)系统(诸如赛默飞世尔科技的经络系统)中，并且根据本文方法对所述系统进行编程。

描绘了用于检查固持在测试夹具中的至少一个IC受测装置(诸如所示的IC 10)的系统900。测试夹具在这个版本中包括连接到探针卡4的ATE 3，探针卡4具有用于连接到IC10的连接器5，其可为探测头、插座适配器或其它合适适配器，这取决于受测IC为封装、安装在载体上还是裸露的以及与IC一起使用的端子的类型。在一些情况下，具有探针的插座连接器可用于连接到没有封装板的裸露IC，其中探针连接到形成在IC前侧的表面迹线中的端子。测试夹具以直接或通过载体衬底外部电端子(诸如焊料球、焊料凸块或插针)间接电连接到IC端子所需要的方式进行构造。测试夹具连接器5包括用于将多个高速电信号耦合到IC以及从IC耦合多个高速电信号的多个电连接，所述电连接耦接到密封容积外部的IC，如下文所述。耦合到IC中的高速变化电压信号的数量可对于某些高级控制器IC为几百。可针对测试夹具改为使用测试电路板，如图6的实例所示，薄化封装IC 10通常通过焊接在台面面积上安装到所述测试电路板。

SEM 300包括电子源302、具有带有用于朝向目标区域发射电子束332的开口的远端的聚焦立柱20以及电子检测器304，其定位成检测来自目标区域的电子。SEM 300在这个版本中可为标准SEM、环境SEM(ESEM)、低真空SEM立柱或任何其它合适SEM。

在这个版本中，电子检测器304示为恰好安装在立柱20的开口内部，其中直接路径通往所有所需目标区域，然而在其它版本中，其可存在于立柱远端开口的外部面上(在密封元件15的内部)，或安装在开口本身的空间中，定位成面向朝向IC 10的远端方向并且在密封元件15的内部以便检测来自IC 10的目标区域的电子。光子检测器26也定位在SEM立柱20远端开口附近或该处，并且可放置在立柱开口的远端面上(再次，在密封元件15的内部)，或安装在射束路径附近靠近开口。在这个版本中，光子检测器通常具有环形状，其可部分地由电子检测器304遮蔽，但其它版本可使用其它合适形状，诸如从中移除片段以允许放置电子检测器的分段环。使用此类检测器允许在射束活动时从IC 10测量发光。请注意，检测器304和26是通常在真空腔室或环境腔室中安装在SEM立柱外部的物体，然而在这种情况下，密封元件15起作用以在立柱外部创建非常小的真空环境，从而在立柱外部留下很少空间来放置检测器。密封元件15适于如图所示定位在SEM立柱的远端处，其中密封元件的中心开口与立柱开口对准以允许电子穿过中心开口。

通过在阴极353与阳极354之间施加电压来从阴极或其它电子源353发射电子束332。借助于聚光透镜356和物镜358将电子束332聚集到小点。借助于偏转线圈360在样品上二维地扫描电子束332。系统控制器333控制SEM系统300的各种零件的操作。在控制器333的控制下使用真空泵368(以连接到SEM立柱20的真空导管示出)将SEM立柱20抽空，其在这个版本中在SEM立柱20内部以及在密封元件15内部的立柱20的远端外部的密封区域中创建真空。在其它版本中，立柱适配器元件可在SEM立柱与密封元件15之间在SEM立柱本身外部提供略大的真空容积。

系统900还包括固持SEM和测试夹具的一个或多个安装结构。该一个或多个安装结构提供SEM与测试夹具之间的相对运动。所述安装结构中的至少一者可调节到第一不活动位置和第二操作位置，在第一不活动位置中测试夹具将IC固持为与密封元件和SEM立柱间隔开，并且在第二操作位置中测试夹具将IC固持为IC的背侧抵靠着密封元件放置以在IC背侧与SEM立柱远端之间形成密封，从而创建可被抽空到至少部分真空的密封容积。密封容积可从IC的背侧延伸到SEM立柱中的压力限制孔。IC的背侧(其具有用于检测的目标区域)形成密封容积的壳体的一部分。在所描绘的实例中，安装结构是X、Y、Z平台22和机架或框架28，其设计为将ATE 3固持在恰当地方，并且允许其从框架28断开或转出以用于附接新DUT。SEM 300安装到XYZ平台，从而允许本文所述的用于抵靠着IC形成密封的移动以及用于将SEM 300远离IC 10移动以允许其它工具检查IC的移动。请注意，尽管检查工具在这个版本中布置成进行移动，但这并非为限制性的，并且其它实施方案可通过移动测试夹具来实行SEM立柱20和IC 10的相对移动。例如，平台22可为固持多个检查工具的能够进行X、Y、Z移动的旋转平台。任选地，如图所示，一个或多个额外检查工具390也安装到X、Y、Z平台22。例如，这些工具390可包括近红外显微镜、激光辅助装置更改(LADA)装置、可见光探测器、可见光显微镜或光子发射显微镜(PEM)。

系统控制器333仅以框图形式示出，但可体现为用于不同工具的单独控制器以及控制诸如X、Y、Z平台22等安装结构的移动的单独控制器。通常，PC将可操作地连接或联网到每个控制器以提供系统用户接口。应当理解，系统控制器333或连接控制PC包括通过操作性地连接到SEM来执行本文方法的自动化部分所必要的软件。例如，系统控制器333被编程为控制SEM扫描目标区域以分析电路。例如，SEM可扫描目标区域以通过在IC的背侧上的薄化目标区域上观测二次电子的发射来检测目标区域的表面处的电势。此类成像被称为电压对比成像。可执行使用SEM的任何电路分析或测试，包括(例如)EBIC、RCE、EBAC、EBIV或EBIRCH。

图8A至8E为示出了可在SEM立柱远端处用以固持或接合密封元件和/或调整可能对于待检查的特定IC太大的立柱开口的大小的结构的变型的剖视图。这些示例性结构可与本文所论述的薄化情形的任何变型(封装和未封装，部分薄化或完全薄化，等等)一起采用。如图8A所示，SEM立柱20具有远端开口，其可包括压力限制孔24(PLA)，从而限制可进入立柱开口的空气或气体的量以改进SEM结果。密封元件15抵靠着压力限制孔24的外侧放置在开口周围。如果使用较强刚性孔，则密封元件15可小于立柱20末端开口的半径，并且密封元件可放置在PLA 24的中心孔周围以减小密封区域的大小。请注意，压力限制孔将增大抽减到所需真空度以在立柱20与IC 10之间的密封容积中创建真空所需要的时间，因为泵通常连接在立柱20中以在立柱20中提供真空。PLA还可在SEM立柱内远离末端定位在较高处。

图8B示出了具有安装在立柱20开口处以使立柱开口变窄的立柱适配器元件18的SEM立柱开口的剖视图。此类结构可用以调整立柱开口以抵靠着比实际开口大小小得多的芯片或所需区域密封。例如，立柱适配器元件可将开口大小从10mm的原始大小减小到5mm、3mm、2mm或小于2mm的直径。适配器18可由诸如金属或刚性塑料等刚性材料制成以便从立柱20远端向密封施加压力而基本上不会弯曲。使适配器装配在立柱20远端上方或附接到立柱20远端，并且此类附接应当为气密的，以允许形成真空。图8C示出了立柱适配器元件19的另一个实例，在这种情况下延长立柱20长度并且使开口大小变窄。立柱适配器元件可适于以简化移除密封元件的方式固持密封元件，使得密封元件为可装卸且可更换的。例如，可在适配器元件的远端表面处形成配件或沟道以固持密封元件15。立柱适配器元件还可形成用于抵靠着IC背侧放置的散热器以在操作IC用于检查时散热。适配器元件可抵靠着IC背侧固持散热器(诸如菱形散热器)，在密封元件半径内部、在密封元件半径外部或两者。

图8D是示出了类似立柱适配器元件21的剖视图，在这种情况下将密封元件15接合到立柱适配器元件21的远端表面。真空管线附接端口23允许额外真空管线附接在密封元件附近以加速在创建密封之后形成真空，并且当射束在操作中时改进目标区域附近的真空质量，因为任何真空泄漏将围绕密封元件15的边缘。请注意，可靠近SEM立柱20远端(优选在几mm距离内)提供类似真空端口。

图8E是抵靠着紧接包围IC 10的测试夹具的表面放置密封元件15的另一个变型的剖视图。不管测试夹具使用探针卡或电路板还是其它合适结构，都可做出这种变型。优选地，在此类情况下，靠近IC 10放置密封件使需要抽空的容积最小化。在一些实施方案中，测试夹具可具有沿表面存在的接纳结构(诸如沟道或涂层)以使密封的质量最大化，其中密封元件15抵靠着接纳结构放置。这些技术还可在无立柱适配器元件的情况下使用，其中密封元件15直接放置在测试夹具与SEM立柱20远端之间。

图11是使用SEM立柱适配器元件形成局部密封的示例性方法的流程图。这提供可针对许多另选实施方案在图1的过程框112和114处使用的示例性技术。在框1102处创建密封的过程以提供SEM立柱适配器元件(诸如图8A至8D中的那些元件)开始，适配器元件构造成附接到立柱远端。所述元件可构造成使立柱开口变窄，或可不使开口显著变窄。例如，一些立柱适配器元件可提供用于抵靠着大于立柱开口直径的IC密封的结构。将适配器附接到立柱远端可涉及将其旋拧到在立柱末端上机械加工的匹配螺纹上，焊接或以其它方式接合适配器，或使用其它合适的气密且刚性附接方法。接下来，在框1106处，所述过程将密封元件定位在立柱适配器元件的远侧处。密封元件可采取本文所述的任何形式和方法或多种另选形式。使用立柱附接元件针对SEM立柱20的构造为固定的或者未针对所需的应用专门设计立柱20的具体实施在设计元件的大小、形状和附接方法的方面提供大得多的自由度。在立柱适配器元件远端与IC之间具有密封元件的情况下，所述过程接着相对于IC移动SEM立柱以抵靠着IC背侧放置密封元件，这类似于图1的方法，从而使用压紧或另一种合适技术创建密封，如本文所述。所述过程接着继续在密封内的局部容积中至少部分真空，如上所述。

本发明的优选方法或设备具有许多新颖方面，并且因为本发明可针对不同目的以不同方法或设备体现，所以并不需要每个方面存在于每个实施方案中。此外，所描述的实施方案的许多方面可单独地取得专利。本发明具有广泛适用性，并且可提供许多好处，如以上实例中所描述和所示。所述实施方案将依据特定应用而大大变化，而并不是每个实施方案将提供所有好处并且满足本发明能够实现的所有目的。

应当认识到，本发明的实施方案可经由计算机硬件、硬件和软件两者的组合或通过存储在非暂态计算机可读存储器中的计算机指令实施。该方法可使用标准编程技术在计算机程序中实施—包括配置有计算机程序的非暂态计算机可读存储媒体，其中如此配置的存储媒体致使计算机以特定和预定义方式进行操作—根据本说明书中所描述的方法和图式。每个程序可以高级程序性或面向对象的编程语言来实施以与计算机系统通信。然而，在需要时，所述程序可以汇编或机器语言来实施。在任何情况下，语言可为编译语言或解释语言。此外，程序可在针对该目的所编程的专用IC上运行。

另外，方法可在任何类型的计算平台中实施，包括但不限于与带电粒子工具或其它成像装置分离的、成一体的或通信的个人计算机、小型计算机、大型机、工作站、联网或分布式计算环境、计算机平台等。本发明的方面可在存储于非暂态存储媒体或装置上的机器可读代码中实施，所述非暂态存储媒体或装置为可装卸的或与计算平台成一体的，诸如硬盘、光学读取和/或写入存储媒体、RAM、ROM等等，使得其能够由可编程计算机读取，以用于在计算机读取存储媒体或装置以执行本文所述的程序时配置并操作所述计算机。此外，机器可读代码或其部分可经由有线或无线网络来传输。当此类媒体含有用于结合微处理器或其它数据处理器实施上文所述的步骤的指令或程序时，本文所述的发明包括这些和其它各种类型的非暂态计算机可读存储媒体。当根据本文所述的方法和技术进行编程时，本发明还包括计算机本身。

计算机程序可应用于输入数据以执行本文所述的功能并且从而变换输入数据以生成输出数据。将输出信息施加到一个或多个输出装置，诸如显示监视器。在本发明的优选实施方案中，变换数据表示物理和有形对象，包括在显示器上产生物理和有形对象的特定视觉描绘。

术语“工件”、“样本”、“衬底”和“样品”在本申请中能够互换使用，除非另有指示。另外，每当在本文中使用术语“自动”、“自动化”或类似术语时，那些术语将被理解为包括自动或自动化过程或步骤的手动起始。

在以下论述和权利要求书中，以开放形式使用术语“包括”和“包含”，并且因此应当解释为意指“包括但不限于……”。就未在本说明书中专门定义任何术语而言，目的是应当给予所述术语其简单普通含义。附图旨在辅助理解本发明，并且除非另有指示，否则不按比例绘制。

本文所述的各种特征可以任何功能组合或子组合而不仅仅本文实施方案中所描述的那些组合来使用。因而，本公开应当被解释为提供对任何此类组合或子组合的书面描述。

虽然已经详细描述了本发明及其优点，但应当理解，可在不脱离如所附权利要求书所界定的本发明的范围的情况下对本文所述的实施方案做出各种改变、替代和更改。此外，不希望本申请的范围限于本说明书中所描述的过程、机器、制造、组成物、装置、方法和步骤的特定实施方案。如本领域的技术人员将容易从本发明的公开内容了解，可根据本发明利用执行与本文所述的对应实施方案基本上相同的功能或实现基本上相同结果的当前存在或待稍后开发的过程、机器、制造、组成物、装置、方法或步骤。因此，所附权利要求书预期在其范围内包括此类过程、机器、制造、组成物、装置、方法或步骤。

Claims

1.一种使用扫描电子显微镜(SEM)检查集成电路(IC)的方法，该SEM在发射电子束的一端处具有带SEM立柱开口的SEM立柱，该方法包括：

围绕IC背侧上的目标区域密封所述SEM立柱开口以在所述SEM立柱开口处创建密封容积，所述目标区域形成所述密封容积的壳体的一部分；

抽空所述密封容积；

向所述IC的电路元件施加电压，所述电压在所述目标区域中引发电势；以及

在所述目标区域上方扫描所述电子束以检测所述目标区域的表面处的所述电势。

2.根据权利要求1所述的方法，其中围绕所述目标区域密封所述SEM立柱开口包括使用密封元件抵靠所述IC背侧或抵靠固持所述IC的IC固持器密封所述SEM立柱开口。

3.根据权利要求2所述的方法，其中围绕所述IC背侧密封所述SEM立柱开口包括使所述SEM立柱与所述IC之间发生相对运动以抵靠所述IC或抵靠所述IC固持器压紧所述密封元件。

4.根据权利要求3所述的方法，其中使所述SEM立柱与所述IC之间发生相对运动包括使所述SEM朝向所述IC移动。

5.根据权利要求1所述的方法，还包括：

至少在所述目标区域处薄化所述IC的所述背侧，使得所述IC背侧表面与所述目标区域中的最靠近所述IC背侧的所述电路元件之间的距离小于1微米；以及

如果所述IC尚未安装在充当测试夹具的电路模块中，则将所述IC放置在测试夹具中。

6.根据权利要求1所述的方法，其中抽空所述密封容积包括抽空所述IC与所述SEM立柱中的压力限制孔之间的空间。

7.根据权利要求1所述的方法，其中抽空所述密封容积包括将所述密封容积抽空到介于10Pa与20kPa之间的压力。

8.根据权利要求1所述的方法，所述SEM立柱包括环境SEM(ESEM)立柱或其它低真空SEM立柱。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，还包括在扫描所述SEM的同时检测从所述密封容积内的所述IC发射的光子。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中在所述目标区域上方扫描所述电子束包括在将所述IC安装在IC固持器中的情况下在所述目标区域上方扫描所述电子束，并且还包括使用近红外显微镜检查所述IC固持器中的所述IC。

11.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中在所述目标区域上方扫描所述电子束以检测所述目标区域的所述表面处的所述电势包括检测响应于入射电子束而从所述目标区域发射的二次电子。

12.根据权利要求11所述的方法，其中检测响应于所述入射电子束而从所述目标区域发射的二次电子包括形成所述目标区域的电压对比图像。

13.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中在所述目标区域上方扫描所述电子束以检测所述目标区域的所述表面处的所述电势包括在所述电子束扫描所述目标区域时通过接触式探针感测来自所述IC的信号的变化。

14.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中在所述目标区域上方扫描所述电子束包括使用SEM立柱在所述目标区域上方扫描所述电子束，所述SEM立柱将立柱适配器元件安装在立柱开口处以使所述立柱开口变窄到小于2mm的直径。

15.根据权利要求14所述的方法，其中围绕所述IC背侧上的目标区域密封所述SEM立柱开口包括使用定位在所述立柱适配器元件的远侧上的密封元件围绕所述IC背侧上的目标区域密封所述SEM立柱开口。

16.一种用于检查IC的背侧上的目标的设备，包括：

测试夹具，其包括多个电探针以连接到所述IC上的多个触点；

SEM，其包括电子源、具有朝向目标区域发射电子束的远端的聚焦立柱以及定位成检测电子的电子检测器，所述电子响应于入射电子束而从所述目标区域发射；

密封元件，其适于定位在所述SEM聚焦立柱的所述远端处并且具有中心开口以允许电子穿过；

活动底座，其固持所述SEM或所述IC并且配置为使所述SEM与所述IC之间发生相对运动以使所述密封元件在所述SEM聚焦立柱与所述IC或所述测试夹具之间形成密封，所述密封围绕所述目标区域；以及

真空泵，其耦接到所述SEM聚焦立柱并且能够操作以在所述IC与所述真空立柱的所述远端之间创建部分真空。

17.根据权利要求16所述的设备，还包括控制器，其操作性地连接到所述SEM并且被编程为控制所述SEM对所述目标区域执行电压对比成像。

18.根据权利要求16所述的设备，其中测试夹具插座包括用于将多个高速电信号耦合到所述IC以及从所述IC耦合多个高速电信号的多个电连接，所述电连接耦接到所述密封容积外部的所述IC。

19.根据权利要求16所述的设备，还包括光子检测器，其在某个位置处安装到所述SEM聚焦立柱，使得在所述设备处于操作位置时，所述光子检测器在所述密封容积内部。

20.根据权利要求16至19中任一项所述的设备，还包括由所述活动底座固持的至少一个额外检测工具，所述活动底座能够进一步调节以将所述至少一个额外检测工具中的选定一者相对于所述IC移动到第三操作位置，将所选定的额外检测工具放置在恰当位置中以观测所述IC，其中所选定的额外检测工具是近红外显微镜、激光辅助装置更改(LADA)装置、可见光探测器、可见光显微镜或光子发射显微镜(PEM)中的一者。

21.根据权利要求16至19中任一项所述的设备，其中所述密封元件是可变形垫圈，并且其中创建所述密封包括将所述SEM聚焦立柱朝向所述IC移动以抵靠所述IC背侧压紧所述密封元件。

22.根据权利要求16至19中任一项所述的设备，其中所述SEM立柱具有安装在所述立柱开口处的立柱适配器元件，该立柱适配器元件使所述立柱开口变窄到小于2mm的直径。