JP2011525056A - 断面システムおよび方法 - Google Patents

Abstract

【解決手段】第１器機（２３０）を使用して、規定断面のトレンチ（１１０）を有する第１半導体製品を画像化する。一方、同時に、第２器機（２２０）を使用して、規定断面のおトレンチを有する第２半導体製品を形成する。さらに、本開示の方法によれば、粗加工およびそれに続く微細加工を施すことにより、半導体製品に規定断面のトレンチ（１１０）を形成する。
【選択図】図２

Description

本明細書で開示する本発明は断面システムおよび方法に関する。

半導体製品等の試料の断面を形成し、続いて、その半導体製品の形成した断面上またはその周辺の対象領域を検査および／または修正する様々な方法が知られている。

本明細書で開示する本発明は、包括的に、試料の断面を形成することおよび画像化することに関し、また、その関連システムおよび関連部品に関する。いくつかの実施形態において、試料として半導体製品を用いることができる。一般に、本発明の方法によれば、スループットおよび／または効率を向上することができる。

本発明の一実施態様により包括的に開示する方法は、第１試料の断面を画像化するステップと、および、同時に、第２試料の断面を形成してその第２試料の断面を画像化するステップを含む方法である。

本発明の別の実施態様により包括的に開示する方法は、ガス電界電離型イオン顕微鏡を使用して第１試料の断面を画像化するステップ、および、第１試料の断面を画像化することと同時に、第１複数の試料のそれぞれについて断面を形成してその第１複数の試料のそれぞれの断面を画像化するステップ、を含む方法である。本発明の方法は、また、第１試料の断面を画像化した後に第１複数の試料のうち少なくとも１つの断面を画像化するステップ、および、第１複数の試料のうち少なくとも１つの断面を画像化するステップと同時に、第２複数の試料のそれぞれについて断面を形成してその第２複数の試料のそれぞれの断面を画像化するステップと、を含む方法である。第１複数の試料は第１試料を含まず、第２複数の試料は第１複数の試料を含まない。

本発明のさらなる実施態様により包括的に開示されるシステムは、第１試料の断面を画像化するように構成した第１器機、および、第１器機が第１試料の断面を画像化する間に第２試料の断面を形成するように構成した第２器機、を備えたシステムである。

本発明の付加的な実施態様により包括的に開示される方法は、試料の第１断面を形成するステップであって、この第１断面は第１粗度を有することを特徴とするステップ、および試料の第１断面を修正してこの試料の第２断面とするステップであって、この第２断面は、第１粗度とは異なる第２粗度を有することを特徴とするステップ、を含む方法である。

本発明の別の実施態様により包括的に開示される方法は、第１装置を使用して試料の第１断面を形成するステップ、および、第１装置とは異なる第２装置を使用して試料の第１断面を修正して試料の第２断面とするステップ、を含む方法である。

本発明のさらなる実施態様により包括的に開示されるシステムは、試料の第１断面を形成するように構成した第１装置を備え、この第１断面は第１粗度を有する。また、本システムは、試料の第１断面を修正して、試料の第２断面とするように構成した第２装置を備える。この第２断面は第１粗度とは異なる第２粗度を有し、第２装置は第１装置とは異なる。

その他の特徴および利点は、以下の説明、図面、および請求の範囲により明らかになるであろう。

切り取り断面を有する半導体製品の部分平面図である。 切り取り断面を有する半導体製品の部分断面図である。 試料の断面を形成し、その試料を検査するのに使用するシステムの概略を示す図である。 処理フロー図である。 試料の断面を形成し、その試料を検査するのに使用するシステムの概略を示す図である。 処理フロー図である。

異なる図面における同一参照符号は同一要素を示す。

［概論］
半導体を製造する際には、一般に、複数の材料を順に堆積および処理することで製品（半導体製品）を作成し、集積電子回路、集積回路素子、および／またはその他のマイクロ電子デバイスを構成する。そのような製品は、一般に、様々な構造（例えば、導電性材料で形成した回路線、非導電性材料を充填したウエル、半導体材料で形成した領域等）を有し、それらの構造は互いに正確に（例えば、通常、数ナノメータ単位で）位置決めされる。所与の構造の位置、サイズ（長さ、幅、奥行き）、組成（化学組成）、および関連特性（導電性、結晶の配向性、磁気特性）は、その製品の性能に重要な影響を及ぼすことがある。例えば、あるいくつかの例において、それらのパラメータうち１つまたはそれ以上が適切な範囲を逸脱すると、その製品は所望の機能を果たすことができないとして廃棄されることがある。結果として、一般に、半導体の各製造工程全てを良好に制御できることが望ましいとされ、また、半導体の様々な製造工程においてその製造を監視できる手段を使用することが有用であり、そうすれば、その半導体製造工程の様々なステージにおける１つまたはそれ以上の構造の位置、サイズ、組成、および関連特性についての検査を行うことが可能である。本明細書中で用いられる用語「半導体製品」として、集積電子回路、集積回路素子、集積電子回路、マイクロ電子デバイス、または、集積電子回路、集積回路素子、およびマイクロ電子デバイスの製造過程で形成される製品が挙げられる。いくつかの実施形態においては、半導体製品は平面ディスプレイまたは太陽電池の一部を構成することができる。

半導体製品の各領域は、異なるタイプ（導電性、非導電性、半導電性）の材料で形成する。導電性材料の例としては、例えば、アルミニウム、クロミウム、ニッケル、タンタル、チタン、タングステン、および１つまたはそれ以上のそれらの金属を含む合金（例えば、アルミニウム・銅合金類）等が挙げられる。金属シリサイド類（例えば、ニッケルシリサイド類、タンタルシリサイド類）も導電性とすることができる。非導電性材料の例としては、例えば、１つまたはそれ以上の上記金属類のホウ化物類、炭化物類、窒化物類、酸化物類、リン化物類、および硫化物類（例えば、ホウ化タンタル類、ゲルマニウムタンタル類、窒化タンタル類、窒化ケイ素タンタル類、および窒化チタン類）等が挙げられる。半導電性材料の例としては、ケイ素、ゲルマニウム、およびヒ化ガリウム等が挙げられる。他の選択肢として、半導体材料をドープ（リン（Ｐ）ドープ、窒素（Ｎ）ドープ）して、その材料の導電性を向上させることができる。

所与の材料からなる層を堆積／加工する一般的なステップとしては、その製品を画像化すること（それにより、例えば、所望の構造を形成する位置を決定する）、適切な材料（例えば、導電性材料、半導電性材料、非導電性材料）を堆積すること、およびエッチングにより不要な材料をその製品の所定の箇所から除去すること、がある。多くの場合、例えばフォトレジスト高分子等のフォトレジストを堆積し、適切な照射を施し、選択的にエッチングして、所与の構造の形成位置とサイズの制御を支援する。一般に、フォトレジストを後続の１つまたはそれ以上の工程段階にて除去し、通常、最終的な半導体製品はフォトレジストをほとんど含まないことが望ましい。

半導体製品の検査は、例えば、電子および／またはイオン等の荷電粒子を用いて行うことができる。いくつかの例において、そのような検査を行うため、その製品の断面を形成し、その製品の検査対象領域を露出して、その後検査工程を行う。いくつかの例において、半導体製品を切断してその製品の断面を形成するのにかかる時間、および、引き続きその製品を検査するのにかかる時間、それぞれの絶対／相対時間が異なることがある。しかしながら、その製品の検査時間より、その製品を切断して断面を形成する方が、大幅に時間がかかることが多くある。通常、ビームカラムを用いて半導体製品の断面を作成する工程の方が、その断面を画像化する工程より、長時間かかる。例えば、半導体製品の断面を形成するのには約数分から数時間（例えば、３分、５分、１０分、２０分、３０分、１時間、２時間）かかるが、一方、半導体製品の検査にかかる時間は、通常１分以下（例えば、１分、５０秒、４０秒、３０秒、２０秒、１０秒）である。いくつかの例においては、半導体製品を切断してその断面を作成するのにかかる時間が、その製品の検査にかかる時間に対して、少なくとも２倍（例えば、少なくとも３倍、少なくとも４倍、少なくとも５倍、少なくとも６倍、少なくとも７倍、少なくとも８倍、少なくとも９倍、少なくとも１０倍）となることもある。

したがって、本明細書で開示する本発明は、この時間の格差を減少することのできる処理方法を提供する。いくつかの実施形態において、複数の半導体製品をそれぞれ同時に切断して断面を形成し（並列処理）、その後その製品を順次検査する（連続処理）ことにより、本発明方法を提供する。あるいくつかの実施形態においては、異なる複数の切断デバイス（例えば、比較的粗い断面を形成する第１デバイスおよびその比較的粗い断面を比較的平滑な断面とする第２デバイス）を用いて１つの半導体製品の断面を形成することにより、本発明方法を提供する。他の選択肢として、これらの手段を組み合わせることができる。

［半導体製品断面］
図１Ａおよび図１Ｂはそれぞれ、半導体製品１００の部分平面図および部分断面図である。図１Ｂに示すように、製品１００を切断し、側壁１１０Ａ、１１０Ｂおよび底壁１１０Ｃを有する断面１１０を露出させる。図１Ａおよび図１Ｂには図示していないが、半導体製品１００は異なる材料で形成した多数の層を有し、また、いくつかの例においては、同じ層の中に複数の異なる層を有する。

[システムおよび工程]
図２は、試料処理システム２００の概略を示す図である。この試料処理システム２００は、筐体２１０、試料の断面を切断するためのデバイス２２０Ａ〜２２０Ｊ、試料を検査するためのデバイス２３０、および試料ホルダ２４０Ａ〜２４０Ｊを備える。後述するように、システム２００は、オプションとして、試料ホルダ２５０Ａ〜２５０Ｊを備える。図２では、デバイス２２０Ａ〜２２０Ｊは１つの筐体に収容されているが、いくつかの実施例においては、１つまたはそれ以上の２２０Ａ〜２２０Ｊを、デバイス２３０とは別の筐体に収容することもできる。

使用の際は、各ホルダ２４０Ａ〜２４０Ｊ内／上に半導体製品を１つずつ配置し、ホルダ２４０Ａ〜２４０Ｊを、各々に対応するデバイス２２０Ａ〜２２０Ｊに隣接配置する。
その後、デバイス２２０Ａ〜２２０Ｊを同時に作動して、各デバイスにより、対応する試料ホルダ２４０Ａ〜２４０Ｊ内／上に配置した各半導体製品の断面を切断する。デバイス２２０Ａ〜２２０Ｊとして、例えば、液体金属イオン装置（例えば、ガリウム集束イオンビーム装置等の集束液体金属イオンビーム装置）、ガス電界電離型イオンビーム装置、電子ビーム装置、レーザビーム装置、またはプラズマイオン源等を挙げることができる。一般に、それらのデバイスは当業者には公知である。ガス電界電離型イオンビーム装置の例は、例えば、米国特許出願公開第２００７／０１５８５５８号明細書に開示され、その開示を参照することにより本明細書に援用される。異なるデバイスを組み合わせて使用することもできる。

各試料の断面を、対応するデバイス２２０Ａ〜２２０Ｊにより切断後、それらの試料を順次各々に対応するホルダ２４０Ａ〜２４０Ｊへ移動して、最終的にデバイス２３０にて各試料を検査する。デバイス２３０は、例えば、ガス電界電離型イオン顕微鏡（例えば、ヘリウムイオン顕微鏡）、電子顕微鏡（例えば、走査型電子顕微鏡）、レーザ走査顕微鏡、光波散乱計測装置、またはエリプソメータで構成することができる。

一般に、ホルダ２４０Ａ〜２４０Ｊは１つまたはそれ以上の対応するロボットアームまたはそのたのデバイスに連結して操作可能とし、システム２００内で所望の動作をさせることができる。

いくつかの実施形態において、システム２００は、さらに別の一連の試料ホルダ２５０Ａ〜２５０Ｊを備え、それぞれが各試料を保持するように構成される。この構成によれば、デバイス２３０にてホルダ２４０Ａ〜２４０Ｊ内の試料を順次検査する間、試料ホルダ２５０Ａ〜２５０Ｊに保持した新たな試料を移動して、デバイス２２０Ａ〜２２０Ｊによりその断面をホルダ内で切断するようにする。他の選択肢として、ホルダ２４０Ａ〜２４０Ｊを、一続きの複数の試料を移動してデバイス２２０Ａ〜２２０Ｊで切断すると同時に、一方で別の一続きの複数の試料をデバイス２３０で順次検査可能とする構成とすることもできる。その場合、システム２００にホルダ２５０Ａ〜２５０Ｊを設けない構成とすることもできる。

図３は、工程３００のフロー図である。ステップ３１０において、第１群試料の断面を切断する。ステップ３１２において、切断が完了したかどうかを問う。答えがＮｏであれば、ステップ３１４に進み、ステップ３１６にて試料の切断を継続して行い、その後ステップ３１２に戻る。ステップ３１２の問いに対する答えがＹｅｓであれば、ステップ３１８に進み、ステップ３２０にて試料を順次検査する。ステップ３２２にて、全ての試料の検査が完了したかを問う。答えがＮｏであれば、ステップ３２４に進み、ステップ３２６にて試料の検査を継続して行い、その後ステップ３２０に戻る。ステップ３２２の問いに対する答えがＹｅｓであれば、ステップ３２８に進み、ステップ３４０にて検査済試料を本工程の次の段階に移動する。再度ステップ３１８に戻り（ステップ３１２の問いに対する答えがＹｅｓ）、ステップ３３０にて第２群試料の断面を切断する。ステップ３３２にて、切断が完了したかどうかを問う。答えがＮｏであれば、ステップ３３４に進み、ステップ３３６で試料の切断を継続して行い、その後ステップ３３０に戻る。ステップ３３２の問いに対する答えがＹｅｓであれば、ステップ３３８に進み、ステップ３５０にて第１群試料の検査が完了したかを問う。答えがＮｏであれば、ステップ３５２に進み、ステップ３５４にて待ち時間を開始し、その後ステップ３５０に戻る。ステップ３５０の問いに対する答えがＹｅｓであれば、ステップ３５６に進み、ステップ３２０にてその切断済試料を検査する。さらに、ステップ３５６（ステップ３５０の問いに対する答えがＹｅｓ）にて、第２群試料の断面を切断する。ある試料群の複数の試料を同時に切断しつつ、別の試料群の複数の試料を順次検査する工程を、所望の回数繰り返して行う。

図４はシステム４００を示す図である。このシステム４００は筐体４０５を備える。筐体４０５は、試料の断面を切断するデバイス４１０Ａ〜４１０Ｊをさらに有する。システム４００において、デバイス２２０Ａ〜２２０Ｊを用いて、各試料の比較的粗い初期断面を形成し、続いて、デバイス４１０Ａ〜４１０Ｊにて対応する各試料のその断面を比較的平滑な（より微細な）断面とする。このような構成が奏する効果は、試料の断面を比較的平滑に切断するほうが、比較的粗く切断するより大幅に時間がかかる、という理解に関連する。したがって、比較的平滑な断面を切断することのできる単独の手段を用いて比較的平滑な断面を切断するプロセスと比較して、第１デバイスを用いて比較的粗い断面を速やかに切断し、その後第２デバイスを用いてより微細な（より平滑な）断面を形成することにより、試料の最終的な断面を形成するのにかかる時間を短縮することができる。通常、１つまたはそれ以上のデバイス４１０Ａ〜４１０Ｊは、先に列挙したデバイス２２０Ａ〜２２０として構成可能な上記切断装置群から選択することができる。通常、１つまたはそれ以上のデバイス２２０Ａ〜２２０Ｊを、ひとつまたはそれ以上のデバイス４１０Ａ〜４１０Ｊと同じまたは異なるものとして構成することができる。いくつかの実施形態において、デバイス２２０Ａ〜２２０Ｊをガリウム集束イオンビーム装置として、デバイス４１０Ａ〜４１０Ｊをガス電界電離型イオン顕微鏡（例えば、ヘリウムイオン顕微鏡）または走査型電子顕微鏡として構成する。

図５は工程５００のフロー図である。この工程は、試料群の比較的粗い断面を切断するステップ５０２を含む。ステップ５０４において、比較的粗い断面の切断が完了したかを問う。答えがＮｏであれば、ステップ５０６に進み、試料の比較的粗い断面の切断を継続して行い、その後ステップ５０２に戻る。ステップ５０４の問いに対する答えがＹｅｓであれば、ステップ５０８に進み、ステップ５１０にて、試料群の微細な（比較的平滑な）断面を切断する。ステップ５１２において、試料の微細な（比較的平滑な）断面の切断が完了したかを問う。ステップ５１４において、答えがＮｏであれば、ステップ５１６に進み、試料の微細な（比較的平滑な）断面の切断を継続して行い、その後ステップ５１２に戻る。ステップ５１２の問いに対する答えがＹｅｓであれば、ステップ５１８に進み、ステップ５２０にて試料を順次検査する。ステップ５２２において、全ての試料の検査が終了したかを問う。答えがＮｏであれば、ステップ５２４に進み、ステップ５２６にて試料の検査を継続して行い、その後ステップ５２０に戻る。ステップ５２２の問いに対する答えがＹｅｓであれば、ステップ５２８に進み、ステップ５４０にて検査済試料を本工程の次の段階に移動する。再度ステップ５１８に戻り（ステップ５１２の問いに対する答えがＹｅｓ）、ステップ５３０にて別の試料群の比較的粗い断面を切断する。ステップ５３２にて、比較的粗い断面の切断が完了したかを問う。答えがＮｏであれば、ステップ５３４に進み、ステップ５３６にて比較的粗い断面の切断を継続して行い、その後ステップ５３０に戻る。ステップ５３０の問いに対する答えがＹｅｓであれば、ステップ５３８に進み、ステップ５５０にて試料の微細な（比較的平滑な）断面を切断する。ステップ５５２にて、微細な（比較的平滑な）断面の切断が完了したかを問う。答えがＮｏであれば、ステップ５５４進み、ステップ５５６にて試料の微細な（比較的平滑な）断面の切断を継続して行い、その後ステップ５５２に戻る。ステップ５５２の問いに対する答えがＹｅｓであれば、ステップ５５８に進み、ステップ５６０にて、先の試料群の検査が終了したかを問う。ステップ５６２にて、答えがＮｏであれば、ステップ５６４にて待ち時間を開始し、その後ステップ５６０に戻る。ステップ５６６にて、ステップ５６０の問いに対する答えがＹｅｓであれば、ステップ５２０にて切断した試料を検査する。さらに、ステップ５５６（ステップ５６０の問いに対する答えがＹｅｓ）に続くステップ５３０にて別の試料群の粗い断面を切断する。一試料群の複数の試料の切断（比較的粗い切断に続く比較的平滑な切断）するのと同時に一方で別の試料群の複数の試料の検査を行う工程を所望の回数だけ繰り返す。

いくつかの実施形態において、比較的粗い切断後の試料の断面の粗度は、微細な（比較的平滑な）切断後の試料の断面の粗度より、少なくとも２倍（例えば、少なくとも３倍、少なくとも５倍、少なくとも１０倍）、および／または１００倍まで（例えば、最大１００倍）とする。あるいくつかの実施形態において、試料の粗い断面を形成するのにかかる時間は、試料の微細な（比較的平滑な）断面を形成するのにかかる時間と比較して、少なくとも２分の１（例えば、少なくとも３分の１、少なくとも４分の１、少なくとも５分の１）である。

いくつかの実施形態において、試料の比較的粗い断面を作成するステップと試料の微細な（比較的平滑な）断面を作成するステップとの間に一定の時間（一時停止）を設けることもできる。この一定の時間は、例えば、５秒から５分（例えば、少なくとも３０秒、少なくとも１分）とすることができる。

以上、半導体製品の検査について説明した。

上述した検査の例としては、ボイドを検出することが挙げられる。半導体製品の製造過程において、あるいくつかの構造または層にボイドが不用意に発生してしまうことがある。いくつかの実施形態においては、ボイドがデバイスの構造および／またはデバイス全体の性能（例えば、電気的性能、機械的性能）に望ましくない影響を及ぼすことがある。後続の加工段階で、そのボイドが開放されることがあり、例えば、液体および／またはガス状成分によりボイドが充填されてしまうことがある。そうすると、下部層の腐食、および／または粒子欠陥および／または残渣欠陥の原因となることがある。最終的に、ボイドの存在により、電気的および／または機械的特性が所望の値（例えば、設計値）から逸脱してしまうことがある。

半導体製品の欠陥検出の他の例として、オーバーレイシフトレジストレーションが挙げられる。用語「オーバーレイシフトレジストレーション」とは、一般に、半導体製品の所与の層内の構造と別の層内の構造の位置を合わせる（アラインメントする）ことである。上述のように、半導体製品の製造においては、多くの層を適切に形成することが必要である。一般に、１つの半導体製品が含む層の数は２０を大幅に上回る。多くの場合、各層は複数の異なる構造を含むことがあり、それぞれの構造を高精度で配置し、半導体製品が適切に機能するようにすることが望ましい。例として、半導体製品は、例えば導電配線（ワイヤ）等の平面構造を複数備え、それらの構造は異なる層に配置され、ビアにて互いに接続される。通常、半導体製品内の構造は互いに適切に位置合わせされていることが望ましい。

半導体製品の欠陥検出の付加的な例として、限界寸法計測が挙げられる。用語「限界寸法計測」とは、半導体製品内の構造であって、デバイスの性能に決定的な影響を及ぼす可能性のある構造の線寸法を計測することである。そのような構造の例としては、例えばライン（例えば、導電性材料のライン、半導電性材料のライン、非導電性材料のライン）が挙げられる。１つの半導体製品は、１つまたは複数の構造を備え、その規模寸法は２０ｎｍ以下（例えば、１０ｎｍ以下、５ｎｍ以下、４ｎｍ以下、３ｎｍ以下、２ｎｍ以下、１ｎｍ以下）である。いくつかの実施形態において、構造の寸法を複数回計測して、構造のサイズに関する統計情報を得る。限界寸法計測においては、多くの場合、例えば、ウエハ上のパターン化構造の長さを測定することを必要とする。複数のウエハ（複数のダイスを含み、各ダイスが半導体製品を形成するウエハ）を製造ラインからランダムに選択して検査すること、またはラインの全てのウエハを検査することができる。選択した限界寸法の計測には、画像化器機を用いると比較的高いハイスループット率で計測を行うことができる。計測した限界寸法が許容範囲外であれば、そのウエハを廃棄する。ある特定の製造機により製造される試料のうち複数のものの限界寸法が許容範囲外であった場合、その製造機の稼動を停止する、または、その稼動パラメータを変更する。

欠陥検出のさらなる例として、ラインエッジラフネスおよび／またはライン幅ラフネスの計測が挙げられる。用語「ラインエッジラフネス」は、一般に、半導体製品内の材料のラインエッジ粗さのことであり、用語「ライン幅ラフネス」は、一般に、半導体製品内の材料のライン幅粗さのことである。望ましくは、これらの値を検出して、所与の半導体製品に実際にまたは潜在的に問題が内在するかを究明する。例えば、導電性材料からなる隣接するラインのエッジが互いに外側へ突出していると、そのラインが互いに接触し、短絡を招くことがある。望ましくは、ラインエッジラフネスおよび／またはライン幅ラフネスが５ｎｍ以下（例えば、４ｎｍ以下、３ｎｍ以下、２ｎｍ以下、１ｎｍ以下、０．９ｎｍ以下、０．８ｎｍ以下、０．７ｎｍ以下、０．６ｎｍ以下、０．５ｎｍ以下）の範囲にあることを確かめる。

半導体製品検査の例については、例えば、米国特許出願公開第２００７／０１５８５５８号明細書に開示される。

［その他の実施形態］
いくつかの実施形態について説明したが、その他の実施形態も可能である。

１つの例として、システム内の製品の断面を切断するデバイスの数を１０としたが、より一般的には、そのようなデバイスの数は任意（例えば、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１１、１２等）とすることができる。いくつかの実施形態においては、システム内に数十または数百もの切断デバイスを設け、それらが並列に動作するように構成することもできる。

さらなる例として、１つのデバイスを用いて試料を順次検査する実施形態について説明したが、いくつかの実施形態においては、使用する検査デバイスの数を２以上（例えば、２、３、４、５、６、７、８、９、１０等）とすることができる。いくつかの実施形態においては、システム内に数十または数百ものデバイスを設けて試料を順次検査するように構成することもできる。

さらなる例として、１つまたはそれ以上のデバイスを用いて試料を順次検査する実施形態について説明したが、いくつかの実施形態においては、複数のデバイスを並行して用い、少なくともいくつかの（例えば、全ての）試料を並行して検査することができる。

別の例として、システムに異なる２列（比較的粗い切断をする列および比較的平滑な切断をする列）の切断デバイスを備えた実施形態について説明したが、いくつかの実施形態において、３列以上（例えば、３列、４列、５列、６列、７列、８列、９列、１０列）の切断デバイスを用いることもできる。いくつかの実施形態においては、切断デバイスの列を直列に用いて各試料の断面を切断する。例えば、そのような実施形態において、切断デバイスの各列は、それぞれ先行する列のデバイスの断面より平滑な断面を形成するように構成する。いくつかの実施形態においては、切断デバイスの複数の列を並行して用い、異なる群の試料の断面を切断する。オプションとして、切断デバイスの列の直列構成および並列構成を組み合わせて用いることができる。

付加的な例として、異なる列の切断デバイスを直列に、または並列に用いて試料の断面を切断する実施形態について述べたが、いくつかの実施形態においては、システムに、比較的粗い断面切断をするデバイスおよび比較的平滑な断面切断をするデバイスをそれぞれ単独で設けることもできる。通常、そのようなシステムにおいては、デバイスを（比較的粗いものから比較的平滑なものへ）直列に用い、その後試料の検査を行う。

別の例として、半導体製品を試料として構成した実施形態について説明したが、いくつかの実施形態において、その他のタイプの試料を用いることができる。例としては、生物学的試料（例えば、組織、核酸、タンパク質、炭水化物、脂質、および細胞膜）、薬剤試料（例えば、小分子薬）、凍結水（例えば、氷）、磁気記憶デバイスに用いるリード／ライトヘッド、および金属および合金試料類が挙げられる。試料の例としては、例えば、米国特許出願公開第２００７／０１５８５５８号明細書に開示される。

さらなる例として、試料を検査する実施形態について説明したが、代案として、または、付加的な案として、上記のシステムおよび方法を用いて、試料を修正（例えば、修復）する（例えば、断面を露出した製品した部分またはその周辺のある領域を修復する）ことができる。そのような修正としては、ガスアシスト化学処理を用いるものがあり、それにより材料を試料（試料の所与の層）に対して追加および／または回収することができる。
例としては、ガスアシスト化学処理により、半導体回路編集を行うことができ、それにより半導製品内の損傷または誤って製造した回路を修理する。一般に、回路編集とは、回路に材料を追加する（例えば、開いている回路を閉じる）こと、および／または回路から材料を回収する（例えば、閉じている回路を開く）ことを含む。ガスアシスト化学処理により、フォトリソグラフィーマスクの修復をすることもできる。マスクの欠陥としては、通常、マスク材料が存在すべきでない領域にマスク材料が余剰して付着すること、および／またはマスク材料が存在すべき領域で材料が欠如することが挙げられる。したがって、ガスアシスト化学処理によりマスク修復を行い、所望により、マスクに対し材料を追加および／または回収することができる。一般に、ガスアシスト化学処理においては、荷電粒子ビーム（例えば、イオンビーム、電子ビーム、またはその両方）を用い、荷電粒子ビームを適切なガス（例えば、Ｃｌ_２、Ｏ_２、I_２、ＸｅＦ_２、Ｆ_２、ＣＦ_４、Ｈ_２Ｏ、ＸｅＦ_２、Ｆ_２、ＣＦ_４、ＷＦ_６）と相互作用させる。別の例として、試料の修正としては、スパッタリングがある。いくつかの例において、製品を製造する際、いくつかの段階（例えば、回路から不要な材料を除去してその回路を編集する際、マスクを修正する際）において材料を除去するのが望ましいことがある。材料を除去するにはイオンビームを使用することができ、それにより試料から材料をスパッタする。特に、本明細書に記載のように、ガス原子とガス電界電離型イオン源との相互作用により生成されたイオンビームを用いて試料をスパッタすることができる。ヘリウム（Ｈｅ）ガスイオンを用いることもできるが、一般に、好ましくは、重イオン類（例えば、ネオン（Ｎｅ）ガスイオン類、アルゴン（Ａｒ）ガスイオン類、クリプトン（Ｋｒ）ガスイオン類、キセノン（Ｘｅ）ガスイオン類）を用いて材料を除去する。材料を除去する間は、試料上の除去対象の材料が位置する領域にイオンビームを合焦する。そのような検査の例については、例えば、米国特許出願公開第２００７／０１５８５５８号明細書に開示される。

一般に、上述した実施形態の様々な態様は、所望により組み合わせることができる。

その他の実施形態は、特許請求の範囲により包含される。

Claims (54)

1. 第１試料の断面を画像化することであって、該第１試料の該断面は側壁と底壁を有する、画像化するステップと、および
   同時に、第２試料の一部を除去して該第２試料の断面を露出し、該第２試料の該断面を画像化するステップであって、該第２試料の該断面は側壁と底壁を有するステップ、
   を含む方法。
2. 請求項１に記載の方法において、前記第１試料の前記断面を画像化するステップは粒子ビームを使用することを含む、方法。
3. 請求項２に記載の方法において、前記粒子ビームは電子ビームである、方法。
4. 請求項２に記載の方法において、前記粒子ビームはイオンビームである、方法。
5. 請求項１に記載の方法において、前記第１試料の前記断面を画像化するステップは、ガス電界電離型イオン顕微鏡を使用するステップ、を含む方法。
6. 請求項１に記載の方法において、前記第１試料の前記断面を画像化するステップは、電子顕微鏡を使用するステップ、を含む方法。
7. 請求項１に記載の方法において、前記第２試料の断面を形成するステップは、該第２試料の該断面を切断するステップ、を含む方法。
8. 請求項７に記載の方法において、前記第２試料の前記断面を切断するステップは、該第２試料にイオンを照射するステップ、を含む方法。
9. 請求項１に記載の方法において、前記第２試料の前記断面を形成して該第２試料の該断面を画像化するステップは、集束イオンビームを使用して該第２試料の該断面を切断するステップ、を含む方法。
10. 請求項１に記載の方法において、前記第２試料の前記断面を形成して該第２試料の該断面を画像化ステップは、レーザビーム源、プラズマイオンビーム源、および液体金属イオンビーム源からなる群から選択した器機を使用するステップ、を含む方法。
11. 請求項１に記載の方法において、前記第１試料の前記断面は第１器機を使用して画像化し、前記第２試料の前記断面は第２器機を使用して形成する、方法。
12. 請求項１１に記載の方法において、
    前記第１器機および前記第２器機を同じチャンバ内に収容した、方法。
13. 請求項１２に記載の方法であって、さらに、前記第１試料の前記断面を画像化するステップの後に、
    前記第２試料の前記断面を画像化するステップと、および
    同時に、第３の試料の断面を形成して該第３の試料の該断面を画像化するステップ、断面を形成すること、を含む方法。
14. 請求項１に記載の方法であって、さらに、前記第１試料の前記断面を画像化することと同時に、第３の試料の断面を形成して該第３の試料の該断面を画像化できるようにする、断面を形成すること、を含む方法。
15. 請求項１４に記載の方法であって、さらに、前記第１試料の前記断面を画像化するステップの後に、
    前記第３の試料の前記断面を画像化するステップと、および
    同時に第４の試料の断面を形成して該第４の試料の該断面を画像化するステップと、
    を含む方法。
16. 請求項１５に記載の方法であって、さらに、前記第２試料の前記断面を画像化するステップの後に、
    前記第３の試料の前記断面を画像化するステップ、を含む方法。
17. 請求項１に記載の方法であって、さらに、前記第１試料の前記断面を画像化すると同時に、第３の試料の前記断面を画像化するステップ、を含む方法。
18. ガス電界電離型イオン顕微鏡を使用して第１試料の断面を画像化するステップであって、該第１試料の該断面は側壁および底壁を有する、ガス電界電離型イオン顕微鏡を使用するステップと、
    前記第１試料の前記断面を画像化するステップと同時に、第１複数の試料のそれぞれについて一部を除去して該第１複数の試料のそれぞれの断面を露出し、該第１複数の試料のそれぞれの該断面を画像化するステップであって、該第１複数の試料のそれぞれの該断面は側壁と底壁を有するステップと、
    前記第１試料の断面を画像化するステップの後に、前記第１複数の試料のうち少なくとも１つの前記断面を画像化するステップと、および
    前記第１複数の試料のうち少なくとも１つの前記断面を画像化するステップと同時に、第２複数の試料のそれぞれについて断面を形成して該第２複数の試料のそれぞれの該断面を画像化するステップであって、該第２複数の試料のそれぞれの該断面は側壁および底壁を有するステップと、を含む方法であり、
    前記第１試料は前記第１複数の試料から除外され、前記第１複数の試料は前記第２複数の試料から除外される、方法。
19. 試料の第１断面を形成するステップであって、該第１断面は第１粗度を有し、該第１断面は側壁および底壁を有することを特徴とするステップと、および
    前記試料の前記第１断面を修正して該試料の第２断面とするステップであって、該第２断面は、前記第１粗度とは異なる第２粗度を有し、該第２断面は側壁および底壁を有する、第１断面を修正することを特徴とするステップと、を含む方法であり、該方法は、
    第１装置を使用して前記試料の前記第１断面を形成し、第２装置を使用して前記試料の前記第２断面を形成し、該第２装置は該第１装置とは異なることを特徴とする、方法。
20. 請求項１９に記載の方法において、前記第１粗度は、前記第２粗度の少なくとも２倍である、方法。
21. 請求項１９に記載の方法において、前記第１粗度は、前記第２粗度の少なくとも５倍である、方法。
22. 請求項１９に記載の方法において、前記第１断面を形成するステップと該断面を修正するステップとの間に一定の時間を設けた、方法。
23. 請求項２２に記載の方法において、前記一定の時間は少なくとも３０秒である、方法。
24. 請求項１９に記載の方法において、前記第１装置は、レーザビーム源、プラズマイオンビーム源、および液体金属イオンビーム源からなる群から選択した装置であることを特徴とする、方法。
25. 請求項２４に記載の方法において、前記第２装置はガス電界電離型イオン源である、方法。
26. 請求項１９に記載の方法において、前記第２装置はガス電界電離型イオン源である、方法。
27. 請求項１９に記載の方法であって、さらに、前記試料の前記断面を形成した後であり該試料の該断面を修正する前に、該試料を移動するステップを含む、方法。
28. 第１装置を使用して試料の第１断面を形成する、第１装置を使用するステップと、および
    前記第１装置とは異なる第２装置を使用して前記試料の前記第１断面を修正し、該試料の第２断面とするステップと、を含む方法。
29. 請求項２８に記載の方法において、
    前記第１装置は、レーザビーム源、プラズマイオンビーム源、および液体金属イオンビーム源からなる群から選択した装置である、方法。
30. 請求項２８に記載の方法において、前記第２装置はガス電界電離型イオン装置である、方法。
31. 請求項２８に記載の方法において、前記第２装置はガス電界電離型イオン装置である、方法。
32. 請求項２８に記載の方法において、前記第１断面を形成することと該断面を修正することとの間には一定の時間を設けた、方法。
33. 請求項２８に記載の方法において、前記一定の時間は少なくとも３０秒である、方法。
34. 請求項２８に記載の方法であって、さらに、前記試料の前記第１断面を作成した後であり且つ該試料の該断面を修正する前に、該試料を移動することを含む方法。
35. 試料の第１断面であって第１粗度を有する第１断面を形成するように構成した第１装置、および前記試料の前記第１断面を修正して、該試料の第２断面であって第２粗度を有する第２断面とするように構成した第２装置、を備えたシステムにおいて、前記第２装置は前記第１装置とは異なる、システム。
36. 請求項３５に記載のシステムにおいて、前記第１粗度は、前記第２粗度の少なくとも２倍である、システム。
37. 請求項３５に記載のシステムにおいて、前記第１粗度は、前記第２粗度の少なくとも５倍である、システム。
38. 請求項３５に記載のシステムにおいて、前記第１装置は、レーザビーム源、プラズマイオンビーム源、および液体金属イオンビーム源からなる群から選択した装置である、システム。
39. 請求項３８に記載のシステムにおいて、前記第２装置はガス電界電離型イオン装置である、システム。
40. 請求項３５に記載のシステムにおいて、前記第２装置はガス電界電離型イオン装置である、システム。
41. 請求項３５に記載のシステムであって、さらに、前記第１装置および前記第２装置と異なる第３の装置であって、前記試料を検査するように構成した第３の装置、を備えるシステム。
42. 請求項１に記載の方法において、前記第１試料は半導体製品である、方法。
43. 請求項４２に記載の方法において、前記第２試料は半導体製品である、方法。
44. 請求項１に記載の方法において、前記第２試料は半導体製品である、方法。
45. 請求項１８に記載の方法において、前記第１試料は半導体製品である、方法。
46. 請求項４５に記載の方法において、前記第１複数の試料は第１複数の半導体製品である、方法。
47. 請求項４６に記載の方法において、前記第２複数の試料は第１複数の半導体製品である、方法。
48. 請求項１８に記載の方法において、前記第１複数の試料は第１複数の半導体製品である、方法。
49. 請求項４８に記載の方法において、前記第２複数の試料は第１複数の半導体製品である、方法。
50. 請求項１８に記載の方法において、前記第２複数の試料は第１複数の半導体製品である、方法。
51. 請求項１８に記載の方法において、前記第２試料は半導体製品である、方法。
52. 請求項１９に記載の方法において、前記試料は半導体製品である、方法。
53. 請求項２８に記載の方法において、前記試料は半導体製品である、方法。
54. 請求項３５に記載のシステムにおいて、前記試料は半導体製品である、システム。

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