FR2792065A1 - Observation apparatus for semiconductors during manufacturing of PCBs has microscopes, plate and manoeuvre panel allowing corresponding displacement of specimens and microscopes - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne une installation d'observation micro-The present invention relates to a micro-
scopique d'un premier spécimen, associé suivant un même plan à un se- scopic of a first specimen, associated according to the same plan to a se-
cond spécimen identique, les deux spécimens étant fixes l'un par rapport à l'autre et ayant une même orientation, les deux spécimens étant séparés d'un intervalle, du type comportant, dans une enceinte d'observation sous vide: - un microscope à interaction particulaire par réflexion; cond identical specimen, the two specimens being fixed relative to each other and having the same orientation, the two specimens being separated by an interval, of the type comprising, in a vacuum observation chamber: - a microscope with particular interaction by reflection;
- des moyens de support du premier spécimen en regard du micro- - means for supporting the first specimen opposite the micro-
scope à interaction particulaire par réflexion, et scope with particle interaction by reflection, and
- des moyens pour provoquer un déplacement entre le premier spé- means for causing a displacement between the first spec
cimen et le microscope à interaction particulaire par réflexion. cimen and the reflection particle microscope.
Ce type d'installation est particulièrement adaptée à l'observation de This type of installation is particularly suitable for observing
circuits à semi-conducteur.semiconductor circuits.
Lors de la fabrication ou après l'achèvement d'un circuit à semi- During manufacture or after completion of a semi-circuit
conducteur, encore appelé communément circuit intégré, il est essentiel de conductor, also commonly called integrated circuit, it is essential to
s'assurer de sa qualité et de son bon fonctionnement. ensure its quality and proper functioning.
Ainsi, des observations des circuits intégrés sont effectuées, alors que ceux-ci sont encore assemblés les uns aux autres sur une galette de Thus, observations of the integrated circuits are carried out, while these are still assembled to each other on a wafer of
silicium ou d'autre composition, dans laquelle ils ont été gravés côte à côte. silicon or other composition, in which they were engraved side by side.
Une observation initiale se fait par microscopie optique à réflexion afin de détecter des défauts de taille importante, tels que des particules pouvant An initial observation is made by reflection optical microscopy in order to detect large defects, such as particles that can
souiller la surface des circuits.soil the surface of the circuits.
Du fait de l'augmentation de la complexité des circuits, et de la réduc- Due to the increase in the complexity of the circuits, and the reduction
tion de la taille des éléments les constituant, il est nécessaire de recourir à la microscopie électronique à balayage, ou tout autre type de microscopie à interaction particulaire par réflexion afin de mettre en évidence des défauts tion of the size of the constituent elements, it is necessary to resort to scanning electron microscopy, or any other type of microscopy with particle interaction by reflection in order to highlight defects
non détectables par un microscope optique. not detectable by an optical microscope.
Le microscope électronique à balayage, du fait de sa très grande ré- The scanning electron microscope, due to its very large
solution, permet d'assurer de manière satisfaisante, la détection éventuelle solution, satisfactorily ensures possible detection
de défauts ou d'impuretés de petites tailles. small defects or impurities.
En plus du recours à la microscopie électronique à balayage, il est In addition to the use of scanning electron microscopy, it is
possible, pour la détection de défauts, de stimuler électriquement, de ma- possible, for fault detection, to electrically stimulate,
nière directe ou induite le circuit intégré et d'observer localement une zone du circuit intégré de façon à détecter et mesurer les variations du signal directly or induced the integrated circuit and locally observe an area of the integrated circuit so as to detect and measure the variations of the signal
dans le temps, correspondant aux variations de tensions sur le circuit. over time, corresponding to variations in voltages on the circuit.
Dans le cas de la microscopie optique, il est connu également d'observer et de mesurer le fonctionnement du circuit en analysant le signal réfléchi à travers le substrat (silicium par exemple) par le dessous du circuit In the case of optical microscopy, it is also known to observe and measure the operation of the circuit by analyzing the signal reflected through the substrate (silicon for example) from below the circuit
ou à travers l'oxyde par le dessus du circuit. or through the oxide from above the circuit.
Dans le cas de la microscopie à interaction particulaire par réflexion, In the case of reflection particle interaction microscopy,
le signal réfléchi donne des informations sur les signaux électriques parcou- the reflected signal gives information about the electrical signals flowing
rant les pistes métalliques qui recouvrent la surface du circuit. rant the metal tracks which cover the surface of the circuit.
De plus, il est possible d'ajouter au microscope optique un système laser permettant de focaliser sur la surface du circuit un faisceau laser avec une forte densité d'énergie. Le laser peut avoir un effet ablatif sur la matière In addition, it is possible to add a laser system to the optical microscope for focusing a laser beam with a high energy density on the surface of the circuit. The laser can have an ablative effect on the material
et dans le cas des circuits intégrés, cela permet de couper des pistes métal- and in the case of integrated circuits, this makes it possible to cut metal tracks
liques ou bien de faire des ouvertures à travers du silicium ou de l'oxyde par exemple. De plus, par l'adjonction de gaz, le laser peut être utilisé sous vide or to make openings through silicon or oxide for example. In addition, by adding gas, the laser can be used under vacuum
pour déposer de la matière pour former des pistes métalliques par exemple. to deposit material to form metal tracks for example.
Le microscope électronique à balayage a un champ de vision très réduit. Ainsi, son positionnement par rapport à la surface, extrêmement étendue du circuit électronique, est délicat. De même, la localisation exacte The scanning electron microscope has a very limited field of vision. Thus, its positioning relative to the extremely extended surface of the electronic circuit is delicate. Likewise, the exact location
de la zone observée sur le circuit, par rapport à l'ensemble du circuit est dif- of the area observed on the circuit, compared to the whole circuit is different
ficile à déterminer.difficult to determine.
L'invention a pour but de permettre un repérage aisé de la zone d'ob- The object of the invention is to allow easy identification of the area of ob-
servation d'un spécimen, notamment d'un circuit électronique, dans une installation d'observation microscopique permettant la détection de défauts de taille réduite, et l'analyse de circuits constitués d'éléments de très petite taille. servation of a specimen, in particular of an electronic circuit, in a microscopic observation installation allowing the detection of small size defects, and the analysis of circuits made up of very small elements.
A cet effet, I'invention a pour objet une installation d'observation mi- To this end, the invention relates to a medium observation installation
croscopique d'un premier spécimen, associé suivant un même plan à un second spécimen, les deux spécimens étant fixes l'un par rapport à l'autre et croscopic of a first specimen, associated in the same plane with a second specimen, the two specimens being fixed relative to each other and
ayant une même orientation, les deux spécimens étant séparés d'un inter- having the same orientation, the two specimens being separated by an inter-
valle, du type précité, caractérisée en ce qu'elle comporte, dans ladite en- valley, of the aforementioned type, characterized in that it comprises, in said en-
ceinte, un microscope optique à réflexion comportant des moyens d'obser- girdle, an optical reflection microscope comprising means for observing
vation optique et des moyens d'illumination du second spécimen, les moyens d'illumination et les moyens d'observation optique étant disposés du optical vation and means of illumination of the second specimen, the illumination means and the means of optical observation being arranged with the
même côté du second spécimen, les axes d'observation des deux microsco- same side of the second specimen, the observation axes of the two microsco-
pes étant parallèles, en ce qu'il comporte des moyens pour maintenir les axes d'observation des deux microscopes écartés dudit intervalle séparant les premier et second spécimens, et en ce qu'il comporte des moyens pour pes being parallel, in that it comprises means for maintaining the observation axes of the two microscopes separated from said interval separating the first and second specimens, and in that it comprises means for
provoquer un déplacement entre le second spécimen et le microscope opti- cause a displacement between the second specimen and the optical microscope
que à réflexion, identique au déplacement entre le premier spécimen et le that on reflection, identical to the displacement between the first specimen and the
microscope à interaction particulaire par réflexion, de sorte que les deux mi- particle interaction microscope by reflection, so that both
croscopes observent des régions identiques et correspondantes des deux croscopes observe identical and corresponding regions of the two
spécimens.specimens.
Selon des modes particuliers de réalisation, I'installation comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - les moyens d'illumination comportent une source de rayonnement dans le proche infrarouge, dans l'ultra violet ou en lumière blanche; - le microscope à interaction particulaire par réflexion est au moins l'un parmi un microscope électronique à balayage, un microscope à ions secondaires, un testeur par faisceau d'électrons et un système à faisceau According to particular embodiments, the installation comprises one or more of the following characteristics: - the illumination means comprise a source of radiation in the near infrared, in ultra violet or in white light; - the particle interaction microscope with reflection is at least one of a scanning electron microscope, a secondary ion microscope, an electron beam tester and a beam system
d'ions focalisés.of focused ions.
- le microscope optique à réflexion est équipé d'un dispositif d'observation et de mesure par faisceau laser; - the optical reflection microscope is equipped with a laser beam observation and measurement device;
- le microscope optique à réflexion est équipé d'un moyen de traite- - the optical reflection microscope is equipped with a processing means -
ment au laser pour l'ablation et/ou le dépôt de matière; - les moyens pour provoquer un déplacement entre les spécimens et chacun des deux microscopes comportent des moyens de déplacement à laser ment for ablation and / or deposition of material; the means for causing a displacement between the specimens and each of the two microscopes comprise displacement means at
translation des microscopes par rapport à l'enceinte dans un plan perpendi- translation of the microscopes relative to the enclosure in a plane perpendicular
culaire aux axes d'observation parallèles des deux microscopes alors que les spécimens sont fixes par rapport à l'enceinte; circular to the parallel observation axes of the two microscopes while the specimens are fixed relative to the enclosure;
- lesdits moyens pour maintenir les axes d'observation des deux mi- - Said means for maintaining the observation axes of the two mid
croscopes écartés dudit intervalle comportent un bras rigide reliant les moyens d'observation optique à un corps d'observation du microscope à interaction particulaire par réflexion; croscopes spaced from said interval comprise a rigid arm connecting the optical observation means to an observation body of the microscope with particle interaction by reflection;
- les moyens pour maintenir les axes d'observation des deux micro- - the means to maintain the observation axes of the two micro-
scopes écartés dudit intervalle séparant les premier et second spécimens, scopes removed from said interval separating the first and second specimens,
comportent des moyens de réglage dudit intervalle. include means for adjusting said interval.
L'invention a en outre pour objet un procédé d'observation microsco- The invention further relates to a microscopic observation process.
pique d'un premier spécimen, associé suivant un même plan à un second spécimen identique, les deux spécimens étant fixes l'un par rapport à l'autre spike of a first specimen, associated in the same plane with a second identical specimen, the two specimens being fixed relative to each other
et ayant une même orientation, les deux spécimens étant séparés d'un in- and having the same orientation, the two specimens being separated by an in-
tervalle, comportant les étapes de: - placer les deux spécimens dans une enceinte d'observation sous vide, tervalle, comprising the steps of: - placing the two specimens in a vacuum observation chamber,
- observer le premier spécimen avec un microscope à interaction par- - observe the first specimen with a interaction microscope
ticulaire par réflexion;ticular by reflection;
- provoquer un déplacement entre le premier spécimen et le micro- - cause a displacement between the first specimen and the micro-
scope à interaction particulaire par réflexion; caractérisé en ce qu'il comporte en outre les étapes de: scope for particle interaction by reflection; characterized in that it further comprises the steps of:
- observer le second spécimen avec un microscope optique par ré- - observe the second specimen with an optical microscope by
flexion, ayant un axe d'observation parallèle à celui du microscope à interac- bending, having an observation axis parallel to that of the microscope to interact
tion particulaire par réflexion;particulate reflection;
- illuminer, lors de l'observation du second spécimen, la face du se- - illuminate, when observing the second specimen, the face of the se-
cond spécimen depuis des moyens d'illumination disposés du côté d'obser- cond specimen from means of illumination arranged on the observation side
vation; - maintenir les axes d'observation des deux microscopes écartés dudit intervalle séparant les premier et second spécimens; et vation; - maintain the observation axes of the two microscopes separated from said interval separating the first and second specimens; and
- provoquer un déplacement entre le second spécimen et le micro- - cause a displacement between the second specimen and the micro-
scope optique à réflexion, identique au déplacement entre le premier spéci- optical scope with reflection, identical to the displacement between the first speci-
men et le microscope à interaction particulaire par réflexion, de sorte que les men and the reflective particle interaction microscope, so that the
deux microscopes observent des régions identiques des deux spécimens. two microscopes observe identical regions of the two specimens.
Suivant un mode particulier de mise en oeuvre, on provoque un dé- According to a particular mode of implementation, a provocation is caused.
placement des deux microscopes par rapport aux spécimens de manière à placement of the two microscopes in relation to the specimens so as to
observer alternativement chaque spécimen avec l'un et l'autre des micro- alternately observe each specimen with one and the other of the micro-
scopes.scopes.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va The invention will be better understood on reading the description which will
suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux des- follow, given only as an example and made with reference to the
sins annexés, sur lesquels: - la Fig.1 est une vue schématique en perspective d'une installation d'observation selon l'invention; attached sins, in which: - Fig.1 is a schematic perspective view of an observation installation according to the invention;
- la Fig.2 est une vue en perspective d'une galette de silicium com- - Fig.2 is a perspective view of a silicon wafer
portant plusieurs circuits identiques; - la Fig.3 est une vue schématique en coupe longitudinale des moyens d'observation de l'installation de la figure 1; carrying several identical circuits; - Fig.3 is a schematic view in longitudinal section of the observation means of the installation of Figure 1;
- la Fig.4 est une vue schématique de dessous illustrant le position- - Fig.4 is a schematic view from below illustrating the position-
nement des axes d'observation des deux microscopes de l'installation par observation axes of the two microscopes of the installation by
rapport aux circuits gravés dans une galette de silicium. compared to the circuits engraved in a silicon wafer.
L'installation 10 représentée sur la figure 1 est destinée à l'observa- The installation 10 shown in FIG. 1 is intended for the observation
tion microscopique d'une galette ou tranche de silicium 11 sur laquelle est gravé un ensemble de circuits à semi-conducteur identiques constituant microscopic tion of a silicon wafer or wafer 11 on which is engraved a set of identical semiconductor circuits constituting
chacun un spécimen à observer.each a specimen to observe.
Un exemple d'une telle galette est représenté sur la figure 2. Sur cette figure, les éléments constituant les circuits intégrés sont exagérément An example of such a wafer is shown in Figure 2. In this figure, the elements constituting the integrated circuits are exaggeratedly
agrandis pour des raisons de clarté. enlarged for reasons of clarity.
Comme connu en soi, et tel qu'illustré sur la figure 2, les circuits inté- As known per se, and as illustrated in FIG. 2, the integrated circuits
grés sont gravés côte à côte lors de leur fabrication, sur une galette de sili- stoneware are engraved side by side during their manufacture, on a silica cake
cium d'une quinzaine de centimètres de diamètre. Sur cette galette, tous les circuits sont identiques et sont disposés suivant un agencement matriciel. Ils cium about fifteen centimeters in diameter. On this wafer, all the circuits are identical and are arranged in a matrix arrangement. They
sont agencés en lignes et en colonnes et ont tous la même orientation. are arranged in rows and columns and all have the same orientation.
Ainsi, pour deux circuits intégrés distincts d'une même galette de sili- Thus, for two separate integrated circuits of the same silicon wafer
cium, les éléments identiques et correspondants des deux circuits sont tous cium, the identical and corresponding elements of the two circuits are all
espacés d'un même intervalle noté I. L'intervalle I dépend de la paire de cir- spaced by the same interval noted I. The interval I depends on the pair of cir-
cuits considérés, et peut être défini comme la distance séparant les coins cooked considered, and can be defined as the distance between the corners
analogues des deux circuits, par exemple leurs coins supérieurs gauche. analogs of the two circuits, for example their upper left corners.
L'installation d'observation 10 comporte essentiellement une enceinte The observation installation 10 essentially comprises an enclosure
d'observation sous vide 12 dans laquelle sont disposés un microscope opti- observation chamber 12 in which an optical microscope is arranged
que à réflexion 14 et un microscope à interaction particulaire par réflexion than reflection 14 and a particle interaction microscope by reflection
16, tel qu'un microscope électronique à balayage. 16, such as a scanning electron microscope.
Le microscope optique 14 et le microscope électronique à balayage 16 sont disposés du même côté de la galette de silicium 11. Leurs axes The optical microscope 14 and the scanning electron microscope 16 are arranged on the same side of the silicon wafer 11. Their axes
d'observation, notés X-X et Y-Y respectivement, sont parallèles. Ils s'éten- of observation, denoted X-X and Y-Y respectively, are parallel. They stretch
dent perpendiculairement au plan de la galette 11, comme représenté sur la figure 3. L'enceinte d'observation 12 est définie par une cuve hermétique 20 tooth perpendicular to the plane of the wafer 11, as shown in FIG. 3. The observation enclosure 12 is defined by an airtight vessel 20
sensiblement parallélépipédique. La cuve 20 est portée par un bâti 20A. substantially parallelepiped. The tank 20 is carried by a frame 20A.
La cuve 20 s'ouvre à son extrémité supérieure. Elle est obturée par The tank 20 opens at its upper end. It is blocked by
un couvercle hermétique 22.an airtight lid 22.
Dans la cuve 20, sont prévus sous le couvercle 22, des moyens 24 de déplacement de la galette de silicium 11 dans un plan perpendiculaire aux axes d'observation X-X et Y-Y des deux microscopes. Ces moyens sont In the tank 20, there are provided under the cover 22, means 24 for moving the silicon wafer 11 in a plane perpendicular to the observation axes X-X and Y-Y of the two microscopes. These means are
adaptés pour assurer un déplacement de la galette 11 en rotation et, éven- adapted to ensure a displacement of the wafer 11 in rotation and,
tuellement, en translation verticale et horizontale, notamment suivant deux tually, in vertical and horizontal translation, in particular according to two
directions perpendiculaires aux axes des microscopes. directions perpendicular to the axes of the microscopes.
Les moyens 24 comportent un cadre 26 réalisé en matériau conduc- The means 24 comprise a frame 26 made of conductive material.
teur à l'intérieur duquel la galette 11 est supportée, de sorte que sa face principale dans laquelle les circuits sont gravés soit orientée vers l'intérieur tor inside which the wafer 11 is supported, so that its main face in which the circuits are engraved is oriented inward
de l'enceinte et soit disposée en regard des deux microscopes. of the enclosure and is arranged opposite the two microscopes.
La galette 11 est reliée électriquement au cadre 26 pour permettre The wafer 11 is electrically connected to the frame 26 to allow
l'évacuation des charges en surface. evacuation of surface charges.
Un dispositif de manoeuvre 26A est prévu entre le cadre 26 et le cou- An operating device 26A is provided between the frame 26 and the neck.
vercle 22 pour le déplacement de la galette 11. circle 22 for moving the wafer 11.
A l'opposé du couvercle 22, le fond de l'enceinte 12 est formé par un Opposite the cover 22, the bottom of the enclosure 12 is formed by a
plateau mobile 28 portant les deux microscopes 14 et 16. mobile stage 28 carrying the two microscopes 14 and 16.
Le plateau 28 est déplaçable en translation par rapport à la cuve 20 The plate 28 is movable in translation relative to the tank 20
dans un plan perpendiculaire aux axes X-X et Y-Y des deux microscopes. in a plane perpendicular to the X-X and Y-Y axes of the two microscopes.
A cet effet, un dispositif de manoeuvre 28A, de tout type adapté, est prévu entre la cuve 20 et le plateau 28 afin d'assurer le déplacement du To this end, an operating device 28A, of any suitable type, is provided between the tank 20 and the plate 28 in order to ensure the movement of the
plateau notamment suivant deux directions perpendiculaires du plan. plateau in particular along two perpendicular directions of the plane.
Un joint glissant 29 est interposé entre le plateau 28 et la cuve 20 A sliding seal 29 is interposed between the plate 28 and the tank 20
pour assurer l'étanchéité de l'enceinte 12. to seal the enclosure 12.
Le microscope électronique à balayage 16 comporte, un corps d'ob- The scanning electron microscope 16 comprises, an obstructing body
servation 30 reçu dans l'enceinte 12. Celui-ci renferme comme connu en soi, servation 30 received in enclosure 12. This contains as known per se,
un canon à électrons 32 à la sortie duquel est prévue une lentille électroni- an electron gun 32 at the outlet of which an electronic lens is provided
que 34 de focalisation des électrons sur le circuit à observer. Il comporte en outre un détecteur 46 d'électrons réfléchis par la surface du circuit. Le dé- that 34 focusing electrons on the circuit to be observed. It further comprises a detector 46 of electrons reflected by the surface of the circuit. Of the-
tecteur 36 est disposé à l'extérieur du corps 30 et est porté par la cuve 20. guard 36 is arranged outside the body 30 and is carried by the tank 20.
Le corps 30 est solidarisé au plateau 28 et est déplaçable avec celui-ci. The body 30 is secured to the plate 28 and is movable therewith.
Comme représenté sur la figure 2, le microscope électronique à ba- As shown in Figure 2, the electron microscope with ba-
layage 16 est relié à une unité de traitement d'informations 38 constituée d'un ordinateur mettant en oeuvre un programme adapté. Des moyens de visualisation 40, tels qu'un écran d'affichage et des moyens de commande 42 tels qu'un clavier, sont prévus pour la commande de l'unité de traitement layage 16 is connected to an information processing unit 38 consisting of a computer implementing a suitable program. Display means 40, such as a display screen and control means 42 such as a keyboard, are provided for controlling the processing unit
d'informations 38 et le fonctionnement des deux microscopes. 38 and the operation of the two microscopes.
Le microscope optique à réflexion 14 comporte des moyens d'obser- The optical reflection microscope 14 includes means for observing
vation optique 44, de forme cylindrique, constitués par exemple d'une camé- optical vation 44, of cylindrical shape, consisting for example of a camera
ra associée à un objectif adapté. En outre, il comporte des moyens 46 d'il- ra associated with an adapted objective. In addition, it includes means 46 for
lumination de la galette 11, disposés du même côté de celle-ci que les lumination of the wafer 11, arranged on the same side thereof as the
moyens d'observation 44. Le microscope optique est en outre avantageu- observation means 44. The optical microscope is also advantageous
sement équipé d'un dispositif 47 d'émission d'un faisceau laser pour la mo- mentally equipped with a device 47 for emitting a laser beam for the
dification du circuit avec un effet ablatif ou de dépôt de matière en présence configuration of the circuit with an ablative effect or deposit of matter in the presence
d'un gaz adapté.of a suitable gas.
Les moyens d'illumination 46 comportent une source de rayonnement adaptée au type d'observation voulu. Par exemple pour l'observation et la mesure de signaux d'un circuit en fonctionnement, une source lumineuse émettant dans le proche infrarouge est choisie. En effet, ce rayonnement The illumination means 46 comprise a radiation source adapted to the type of observation desired. For example, for the observation and measurement of signals from a circuit in operation, a light source emitting in the near infrared is chosen. Indeed, this radiation
peut traverser le silicium et être ensuite réfléchi. Cela correspond générale- can pass through silicon and then be reflected. This generally corresponds-
ment à une longueur d'onde d'environ 1I m. lying at a wavelength of about 11 m.
Les moyens d'observation 44 sont écartés de quelques millimètres de The observation means 44 are spaced a few millimeters from
la face gravée du circuit électronique à observer. the etched side of the electronic circuit to be observed.
Le microscope optique 14 est relié à l'unité de traitement d'informa- The optical microscope 14 is connected to the information processing unit.
tions 38 pour la génération d'une image sur l'écran 40 ou la production du 38 for the generation of an image on the screen 40 or the production of
résultat d'une mesure.result of a measurement.
Un système de mise sous vide 48 est connecté à la cuve 20 dans laquelle les deux microscopes sont logés. Ce système est adapté pour créer A vacuum system 48 is connected to the tank 20 in which the two microscopes are housed. This system is suitable for creating
un vide suffisant dans l'enceinte 12. sufficient vacuum in enclosure 12.
Selon l'invention et comme représenté sur la figure 4, I'installation comporte des moyens 50 pour maintenir les axes d'observation X-X et Y-Y des deux microscopes écartés de l'intervalle I séparant un premier circuit 52A devant être observé par le microscope électronique à balayage 16 et un second circuit identique 52B devant être observé par le microscope optique According to the invention and as shown in FIG. 4, the installation comprises means 50 for maintaining the observation axes XX and YY of the two microscopes spaced from the interval I separating a first circuit 52A to be observed by the electron microscope scanning 16 and a second identical circuit 52B to be observed by the optical microscope
à réflexion 14.to think about 14.
Les moyens 50 comportent un bras rigide 54 dont une extrémité 54A est liée rigidement au corps d'observation 30 du microscope électronique à balayage et dont l'autre extrémité 54B supporte les moyens d'observation The means 50 comprise a rigid arm 54, one end 54A of which is rigidly linked to the observation body 30 of the scanning electron microscope and the other end of which 54B supports the observation means
optique 44 du microscope optique.optical 44 of the optical microscope.
Le bras 54 s'étend perpendiculairement aux axes X-X et Y-Y. The arm 54 extends perpendicular to the axes X-X and Y-Y.
Afin de permettre le réglage de l'intervalle I entre les axes X-X et Y-Y, le bras rigide 54 comporte avantageusement un agencement à vis-écrou permettant l'ajustement de sa longueur. Cet agencement vis-écrou est mû par un moteur électrique commandé depuis les moyens de traitement In order to allow the adjustment of the interval I between the axes X-X and Y-Y, the rigid arm 54 advantageously comprises a screw-nut arrangement allowing the adjustment of its length. This screw-nut arrangement is driven by an electric motor controlled from the processing means.
d'informations 38.information 38.
On conçoit, comme représenté sur la figure 4, qu'il est possible d'éta- It can be seen, as shown in FIG. 4, that it is possible to
blir l'intervalle I entre les axes X-X et Y-Y, de sorte que les deux microsco- blir the interval I between the axes X-X and Y-Y, so that the two microsco-
pes 14, 16 observent les mêmes régions des premier et second circuits inté- pes 14, 16 observe the same regions of the first and second integrated circuits
grés 52A et 52B.stoneware 52A and 52B.
Ainsi, le microscope électronique à balayage 16 observe une région donnée du premier circuit 52A de la galette, alors que le microscope optique 14 observe la région identique correspondante du second circuit 52B décalé de l'intervalle I. Thus, the scanning electron microscope 16 observes a given region of the first circuit 52A of the wafer, while the optical microscope 14 observes the corresponding identical region of the second circuit 52B offset by the interval I.
Afin de procéder à l'observation d'un circuit porté par une même ga- In order to observe a circuit carried by the same garage
lette 11, alors que l'enceinte 12 est maintenue à l'air, on place d'abord la lette 11, while the enclosure 12 is kept in the air, first place the
galette 11 sur le cadre 26. Une rotation du cadre est effectué sous la com- wafer 11 on the frame 26. A rotation of the frame is carried out under the
mande des moyens de manoeuvre 26A jusqu'à ce que la direction d'alignement des circuits soit amenée parallèlement à l'axe du bras rigide 54. De plus, la longueur du bras rigide 54 est fixée approximativement à la requires operating means 26A until the direction of alignment of the circuits is brought parallel to the axis of the rigid arm 54. In addition, the length of the rigid arm 54 is fixed approximately at the
longueur de l'intervalle 1.length of interval 1.
L'enceinte 12 est ensuite mise sous vide. Une image du premier cir- The enclosure 12 is then placed under vacuum. An image of the first cir-
cuit 52A disposé en regard du microscope électronique à balayage 16 est alors effectuée. A partir de cette image, et notamment de l'observation des quatre coins du circuit, le positionnement angulaire de la galeftte 11 est fired 52A placed opposite the scanning electron microscope 16 is then carried out. From this image, and in particular from the observation of the four corners of the circuit, the angular positioning of the galeftte 11 is
ajusté à partir du dispositif de manoeuvre 26A. adjusted from the operating device 26A.
Après immobilisation de la galette 11, le microscope électronique à After immobilizing the wafer 11, the electron microscope at
balayage 16 est amené jusqu'à l'un des coins du premier circuit intégré 52A. scan 16 is brought to one of the corners of the first integrated circuit 52A.
Le positionnement du microscope optique à balayage 16 est relative- The positioning of the scanning optical microscope 16 is relative-
ment aisé puisque les coins du circuit 52A sont facilement reconnaissables easy since the corners of circuit 52A are easily recognizable
sur l'image obtenue.on the image obtained.
Le microscope optique 14 est ensuite amené jusqu'au coin corres- The optical microscope 14 is then brought to the corresponding corner.
pondant du second circuit intégré 52B par réglage fin de la longueur du bras laying of the second integrated circuit 52B by fine adjustment of the length of the arm
54.54.
Les moyens 50 sont ensuite bloqués afin de maintenir fixe l'intervalle I The means 50 are then blocked in order to keep the interval I fixed.
établi entre les axes d'observation X-X et Y-Y. established between the observation axes X-X and Y-Y.
On conçoit alors que lors du déplacement ultérieur du plateau 28 portant les deux microscopes 14, 16 par rapport à la galette 11, dans le plan s'étendant perpendiculairement aux axes X-X et Y-Y, les deux microscopes observent constamment des régions identiques et correspondantes de deux It is therefore conceivable that during the subsequent displacement of the plate 28 carrying the two microscopes 14, 16 relative to the wafer 11, in the plane extending perpendicular to the axes X-X and Y-Y, the two microscopes constantly observe identical and corresponding regions of two
circuits intégrés 52A, 52B.integrated circuits 52A, 52B.
Ainsi, pour analyser une région donnée du premier circuit électroni- So, to analyze a given region of the first electronic circuit
que 52A avec le microscope électronique à balayage 16, on observe d'abord le second circuit électronique 52B avec le microscope optique 14 et l'on déplace le plateau 28 jusqu'à ce que la région du second circuit 52B identique à celle du premier circuit 52A devant être observée, se trouve dans l'axe d'observation X-X du microscope optique 14. On procède ensuite as 52A with the scanning electron microscope 16, the second electronic circuit 52B is first observed with the optical microscope 14 and the plate 28 is moved until the region of the second circuit 52B identical to that of the first circuit 52A to be observed, is located in the observation axis XX of the optical microscope 14. We then proceed
directement à l'examen du premier circuit 52A à partir du microscope élec- directly to the examination of the first circuit 52A from the electron microscope
tronique à balayage 16 sans qu'il nécessite de repositionner la galette 11, puisque l'axe d'observation Y-Y du microscope électronique à balayage 16 scanning tronic 16 without the need to reposition the wafer 11, since the observation axis Y-Y of the scanning electron microscope 16
est alors correctement positionné par rapport à la région devant être obser- is then correctly positioned in relation to the region to be observed
vée, les deux microscopes observant en permanence simultanément des vee, the two microscopes continuously observing simultaneously
régions correspondantes des circuits 52A et 52B. corresponding regions of circuits 52A and 52B.
De plus, il est également possible déplacer les deux microscopes liés entre eux par rapport à la galette. Ainsi, il est possible de passer d'un circuit à l'autre en déplaçant les deux microscopes de manière à observer alterna- In addition, it is also possible to move the two linked microscopes relative to the wafer. Thus, it is possible to switch from one circuit to another by moving the two microscopes so as to observe alternately
tivement chaque circuit avec le microscope électronique et avec le micro- each circuit with the electron microscope and with the micro-
scope optique. Une telle configuration permet de faire par exemple une me- optical scope. Such a configuration makes it possible for example to measure
sure de profondeur ou d'épaisseur par interférométrie optique. depth or thickness by optical interferometry.
Le champ de vision du microscope optique 14 étant de 10 à 100 fois The field of vision of the optical microscope 14 being from 10 to 100 times
plus grand que celui du microscope électronique à balayage 16, la localisa- larger than that of the scanning electron microscope 16, the localization
tion de la région à observer est facilitée par rapport à la même localisation tion of the region to be observed is facilitated in relation to the same location
effectuée par un microscope électronique à balayage seul. performed by a scanning electron microscope alone.
En variante, le microscope optique par réflexion est avantageusement As a variant, the optical microscope by reflection is advantageously
équipé de moyens de mesure par faisceau laser, notamment à partir du dis- equipped with means of measurement by laser beam, in particular from the
positif 47. Dans cette configuration la longueur d'onde des moyens d'illumination est choisi dans le proche infrarouge étant donné que le silicium et l'oxyde de silicium sont transparents à de telle longueur d'ondes (1 pm positive 47. In this configuration the wavelength of the illumination means is chosen in the near infrared since the silicon and the silicon oxide are transparent at such a wavelength (1 μm
environ). Ainsi, il est possible d'observer dans le temps le rayonnement ré- about). Thus, it is possible to observe over time the radiation
fléchi à travers du silicium ou de l'oxyde et d'en déduire les variations de flexed through silicon or oxide and deduce the variations in
courant ou de tensions en certains points d'un circuit en fonctionnement. current or voltages at certain points in an operating circuit.
De même, le microscope électronique à balayage 16 est avantageu- Likewise, the scanning electron microscope 16 is advantageous.
sement équipé de moyens de test par faisceau d'électrons. Ces moyens permettent une analyse du circuit en fonctionnement, les électrons projetés sur le circuit étant réfléchis suivant des trajectoires différentes en fonction des variations de potentiel de certaines des pistes du circuit. Dans ce cas, sely equipped with electron beam test means. These means allow an analysis of the circuit in operation, the electrons projected onto the circuit being reflected along different paths as a function of the potential variations of some of the tracks of the circuit. In that case,
l'observation se fait localement et les variations du signal détectés sont ob- the observation is made locally and the variations of the detected signal are ob-
servées dans le temps. Ainsi, il est possible de mesurer par contraste de potentiel par exemple les variations de tensions pour une piste d'un circuit et de tracer dans le temps l'évolution du potentiel mesuré. Les testeurs par faisceau d'électrons actuels atteignent des précisions bien inférieures au volt served over time. Thus, it is possible to measure by potential contrast for example the voltage variations for a track of a circuit and to trace over time the evolution of the measured potential. Current electron beam testers achieve accuracy much lower than one volt
et à la microseconde.and microsecond.
De même, en variante, le microscope électronique à balayage est remplacé par un système à faisceau d'ions focalisé. Dans ce cas, la source Likewise, as a variant, the scanning electron microscope is replaced by a focused ion beam system. In this case, the source
électronique est remplacée par une source ionique. Le faisceau d'ions pri- electronics is replaced by an ion source. The primary ion beam
maires entraTne la ré-émission de particules secondaires (électrons ou ions) mayors causes secondary particles (electrons or ions) to be re-emitted
depuis la surface du spécimen. Tout comme pour le microscope électroni- from the surface of the specimen. Just like the electron microscope
que à balayage, I'observation de la variation des électrons secondaires dé- that with scanning, the observation of the variation of the secondary electrons
tectés permet de faire soit une image soit une mesure. Alternativement, le tected allows you to make either an image or a measurement. Alternatively, the
système à faisceau d'ions focalisés peut être équipé d'un système de détec- focused ion beam system can be equipped with a detection system
tion des ions secondaires, on parle alors de microscope à ions secondaires. tion of secondary ions, this is called a secondary ion microscope.
Le système à faisceau d'ions focalisé est avantageusement équipé The focused ion beam system is advantageously equipped
d'un dispositif de traitement de circuit par faisceau d'ions focalisé (FIB, focu- of a circuit treatment device using a focused ion beam (FIB, focu-
sed beam), permettant au faisceau d'ions de couper certaines pistes du cir- sed beam), allowing the ion beam to cut certain tracks of the
cuit, ou encore d'effectuer des dépôts sur celle-ci lorsque le faisceau d'ions est appliqué en présence d'un plasma généré par l'adjonction d'un gaz dans l'axe du balayage du faisceau. Le gaz subit directement l'effet du faisceau et se comporte comme un plasma localisé. Suivant la nature du gaz et l'énergie du faisceau d'ion, il est possible de creuser ou couper la matière à cooked, or to carry out deposits thereon when the ion beam is applied in the presence of a plasma generated by the addition of a gas in the axis of the scanning beam. The gas is directly affected by the beam and behaves like a localized plasma. Depending on the nature of the gas and the energy of the ion beam, it is possible to dig or cut the material to
la surface du circuit ou de déposer de la matière comme du métal par exem- the circuit surface or depositing material such as metal for example
ple. L'invention est aussi applicable pour d'autres types de spécimens que full. The invention is also applicable for other types of specimens than
les circuits intégrés comme par exemple des micro-systèmes (MEMS, micro- integrated circuits such as micro-systems (MEMS, micro-
electro-mecanical systems).electro-mechanical systems).
En variante, la source d'illumination pour le microscope optique pro- Alternatively, the illumination source for the optical microscope pro-
duit une lumière blanche ou un rayonnement ultraviolet. produces white light or ultraviolet radiation.
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FR9904485A FR2792065B1 (en) | 1999-04-09 | 1999-04-09 | INSTALLATION AND METHOD FOR OBSERVING TWO IDENTICAL SPECIMENS |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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FR9904485A FR2792065B1 (en) | 1999-04-09 | 1999-04-09 | INSTALLATION AND METHOD FOR OBSERVING TWO IDENTICAL SPECIMENS |
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FR2792065B1 FR2792065B1 (en) | 2001-07-13 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014042538A1 (en) * | 2012-09-14 | 2014-03-20 | Delmic B.V. | Integrated optical and charged particle inspection apparatus |
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GB2263335A (en) * | 1992-01-09 | 1993-07-21 | Samsung Electronics Co Ltd | Optically aligned electron beam lithography |
EP0752715A1 (en) * | 1995-07-05 | 1997-01-08 | Hitachi, Ltd. | Charged particle beam apparatus |
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1999
- 1999-04-09 FR FR9904485A patent/FR2792065B1/en not_active Expired - Fee Related
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"AN OPTICAL MICROSCOPE BASED LOCATING SYSTEM FOR A SCANNING ELECTRON MICROSCOPE", RESEARCH DISCLOSURE,GB,INDUSTRIAL OPPORTUNITIES LTD. HAVANT, no. 303, pages 542, XP000045866, ISSN: 0374-4353 * |
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WO2014042538A1 (en) * | 2012-09-14 | 2014-03-20 | Delmic B.V. | Integrated optical and charged particle inspection apparatus |
US9378921B2 (en) | 2012-09-14 | 2016-06-28 | Delmic B.V. | Integrated optical and charged particle inspection apparatus |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2792065B1 (en) | 2001-07-13 |
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