随着现代集成电路体积的不断缩小和复杂性的不断增加，对失效分析的要求也越来越高。

为了解决这一问题，SAM3项目于2016年启动，该项目是欧洲的芯片和设备制造商的创新项目，旨在加速能够满足当前和未来技术需求的故障分析工具的开发。

在这个项目中，SmarAct公司扩展了现有的SMARPROBE，目标是成为稳定、可靠和精确的纳米探针，适用于未来的技术。SMARPROBE LX是一种多功能闭环定位系统，具有主动温度控制和扩展扫描范围。由于独特的零力连接器，该系统可以很容易地插入和移除到高分辨率扫描电子显微镜(SEM)中。SMARPROBE的设计允许在扫描电镜内非常短的工作距离，以提高低加速电压下的成像质量。因此，为了探测14纳米或更小的晶体管节点，建议选择在低加速电压和低电子电流密度下具有足够好的成像质量的SEM，以便对这种敏感材料进行成像。

探查前的准备工作。工作流程的开始是制备能够接触纳米尺寸晶体管焊盘的钨尖。您可以购买市售的标准针尖，也可以使用SMARPROBE蚀刻器生产自己的针尖(见图1)。蚀刻和三个针尖的溶液清洗的生产步骤需要不到10分钟。通过选择一种预定义的蚀刻配方，您可以产生坚固的尖端，可以持续许多探测会话，也可以产生更灵活的尖端，对样品表面的侵蚀较小。在任何情况下，SMARPROBE LX的设计都是通过独特的安全进场操纵杆控制着陆，大扫描范围以及主动位置保持来避免在开环探测系统中发生的压电蠕变，从而使尖端尽可能长时间地持续使用。持久的提示与您可以加载多个样品(最多四个SEM Stubs)的事实相结合，减少了电子显微镜必要的排气周期的数量，并减少了系统的停机时间。为了减少两次探测之间的空气中时间，该系统具有自动定位功能，便于针头和样品交换，并随后参考可重复的启动条件。

短的空气时间也有利于在SMARPROBE LX达到热稳定性的时间内实现低真空水平，大约一个小时，并为低漂移纳米探测做好准备。真空质量可以通过应用温和的等离子体清洁程序进一步改善，该程序也可以清洁样品表面。样品表面和尖端的碳污染会显著增加探测过程中的接触电阻，应当避免。为了减少成像过程中电子束引起的碳沉积，建议使用以下SMARPROBE程序。首先，所有针头应集中在一个10微米的大圆圈内，远离样品的兴趣点。这可以通过使用SMARPROBE的point&click功能非常快速地完成。只需鼠标单击一次，就可以选择任何尖端，再单击一次，就可以将尖端移动到SEM内的任何一点。

现在，利用扫描电镜的焦点信息，所有的尖端可以被带到大约相同的高度，允许样品被提起，直到它接近尖端。每个尖端可以通过使用独特的安全接近运动模式与样品表面接触，随后抬起1 μ m的定义距离。为了提高这一步的速度和可靠性，建议使用SMARPROBE探针支架，它会自动使尖端接近样品表面。一旦尖端接近表面，使用Keithley 4200 SMU内预定义的交叉清洗程序，很容易对每个尖端进行交叉清洗。清洁探针后，建议使用 点&点击 功能将采样点移动到探针下方，如图2a所示。为了避免碰撞，建议检查兴趣点的表面与尖端以下的表面相比不高。SMARPROBE软件具有移动成像功能，在点击移动完成后自动成像，但在前后暂停成像，这减少了碳污染的数量和敏感材料的电荷。由于机械手的闭环主动位置保持，在这种成像模式下的精确定位成为可能。

图2，a) SMARPROBE图形用户界面图。关键功能是点&点击和图像移动。b)四个纳米级的尖端连接14nm技术节点处理器的晶体管。c)晶体管漏极触点对地测量的I-V曲线。尖端和漏极触点之间的电接触稳定约15分钟。

一旦在兴趣点周围拍摄了高分辨率的提示图像，就可以很容易地将提示定位在期望的接触点上方，使用点&点击移动结合图像移动。由于操纵器的真正运动，将针尖精确地降低到晶体管焊盘上是可能的。图2b显示了一个由三个针尖接触的晶体管的例子。

要检查针尖是否与晶体管焊盘接触，建议使用SMU的快速I-V测量选项并降低尖端，直到获得所需的接触电阻。这种I-V测量的示例如图2c所示。如果样品不够干净，无法获得适当的电接触，建议使用等离子体清洁器或连接到SEM的离子枪对样品进行原位清洁，但这不是SMARPROBE系统的一部分。 从这一点来看，探测几个晶体管很简单，采样级可以降低1µm，并且点&点击移动结合图像移动可以用于将采样级定位到下一个晶体管。由于非常低的热漂移率(< 1 nm/min)和主动位置保持(闭环)，尖端的位置几乎不变，再次将样品抬起1 μm将使它们回到接近下一个晶体管的位置(步进重复)。

样品阶段的高重复性只需要重新调整几纳米。在探测14nm晶体管技术的情况下，由于尖端的低漂移率，只需每15分钟重新调整一次针尖位置(见图2c)。

在本应用文档中，使用SMARPROBE LX探测14nm工艺的节点样品。展示了闭环定位如何允许用户在很短的时间内将尖端定位到感兴趣的点，并且尽可能少的电子束暴露。安全进近运动和大扫描范围将降低精细定位过程中对针尖和样品的损坏风险。由此产生的提示的寿命与加载多个样本的能力相结合，可以大大提高样本吞吐量。

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