KR100533783B1 - 경사진 컬럼을 사용한 포커싱된 입자 빔 시스템 및 그 이용 방법 - Google Patents
경사진 컬럼을 사용한 포커싱된 입자 빔 시스템 및 그 이용 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명에 따라 공정 제품과 상호작용하는 입자 빔 시스템 및 방법은 작업 스테이지 어셈블리 및 제 1 입자 빔 소스를 포함한다. 상기 작업 스테이지 어셈블리는 (a) 공정 제품을 지지하고, (b) 제 1 축을 따라 공정 제품을 이동시키며, (c) 제 1 축에 수직인 제 2 축을 따라 공정 제품을 이동시키고, (d) 제 1 및 제 2 축 모두에 수직인 제 3 축을 중심으로 공정 제품을 회전시키도록 적용된다. 상기 작업 스테이지 어셈블리는 상기 제 3 축에 실질적으로 평행인 작업 스테이지 축을 가진다. 제 1 입자 빔 소스는 작업 스테이지 어셈블리에 의해 지지된 공정 제품과 상호작용한다. 제 1 입자 빔 소스는 제 1 입자 빔 축을 가진다. 일 실시예에 있어서, 제 1 입자 빔 소스는 제 1 입자 빔 축이 제 3 축과 소정의 각을 형성하도록 방향 설정된다. 다른 실시예에 있어서, 제 1 입자 빔 소스는 제 1 입자 빔 축이 제 3 축에 실질적으로 평행인 제 1 위치로부터, 제 1 입자 빔 축이 제 3 축에 대해 소정의 각을 형성하는 제 2 위치로 경사지게 될 수 있다. 따라서, 입자 빔 시스템은 제 3 축으로부터 작업 스테이지를 오프셋시키지 않고 공정 제품을 에칭하여 공정 제품의 수직 단면을 이미지화할 수 있다.
Description
본 발명은 공정 제품을 처리, 예를 들어 공정 제품의 단면을 에칭 및 이미지화하기 위한 포커싱된 입자 빔 시스템 및 방법에 관한 것이다.
통상의 포커싱된 이온 빔(focused ion beam, FIB) 시스템은 일반적으로, 공정 제품에 대해 수직 방향의 빔 컬럼(beam column)과 기울어진 작업 스테이지를 포함한다. 이와 같은 시스템은 공정 제품에 대한 수직 축으로부터 오프셋된 전자 빔 소스를 포함할 수 있다. 이온 컬럼을 이용하여 공정 제품의 단면을 이미지화하기 위하여, 현재의 시스템은 공정 제품 내에 공동을 에칭하고, 이온 빔이 공동의 측벽 상에 닿을 수 있도록 스테이지를 경사지게 한다.
경사진 스테이지를 포함하는 현재의 FIB 시스템은 여러 문제점을 보인다. FIB 시스템의 다른 많은 구성 부품보다 상대적으로 큰 경사진 작업 스테이지는 FIB 시스템이 상대적으로 큰 부피를 가지게 한다. 이러한 큰 부피는 청정실 제조 공간의 값이 비싸게 되므로 단점이 된다. 경사진 작업 스테이지는 또한, 아래에서 설명된 것과 같이 경사진 작업 공간이 FIB 시스템이 저주파 진동 및 중력 침하(gravity sag)에 영향을 받기 쉽기 때문에 FIB 시스템을 불안정하게 할 수 있다. 불행히도, 경사진 작업 스테이지의 진동 및 구조의 변화는 레이저 간섭계와 같은 시스템 부품의 성능을 방해할 수 있다. 레이저 간섭계는 공정 제품의 위치에 대한 정확한 모니터링을 돕는데 사용될 수 있다.
저주파 진동은 경사진 작업 스테이지와 같은 큰 물체가 베어링에 의해 지지되고 스프링처럼 동작하는 메카니즘에 의해 안정 상태로 유지될 때 발생할 수 있다. 저주파 진동은 목표 지점, 즉 이온 빔이 공정 제품과 상호작용하게 하는 지점의 위치 결정을 불안정하게 하므로, 포커싱된 입자 빔 시스템의 해상도를 감소시킨다.
큰 작업 스테이지 어셈블리가 경사지게 될 때, 중력은 작업 스테이지 어셈블리의 부품 및 공정 제품을 구부릴 수 있다. 이와 같은 구부러짐은 중력 침하(gravity sag)로 일컬어진다. 중력 침하를 모니터링하는 것은 어렵다. 따라서, 중력 침하는 공정 제품에 대한 그리고 작업 스테이지에 대한 위치 결정에 있어서 부정확성을 야기할 수 있다. 이와 같은 부정확성은 포커싱된 입자 빔 시스템의 해상도를 감소시킬 수 있다.
FIB 시스템의 통상적인 구조는 광학 현미경과 같은 다른 엘리먼트를 사용한 공정 제품으로의 액세스를 제한하였다. 게다가, 현존하는 시스템은 입자 이온 및 전자 빔 소스의 작업 거리의 최적화를 허용하지 않는다. 공정 제품에 대해 수직으로 방향 설정된 포커싱된 이온 빔과 수직 축에 대해 오프셋된 전자 빔을 구비한 현존하는 구조에 있어서, 이온 및 전자 빔의 특성, 예를 들어 해상도 및 전류 밀도를 최적화하는 작업 거리를 달성할 수 없다. 왜냐하면, 작업 스테이지와 이온 컬럼의 팁 및 전자 빔 소스의 팁은 물리적으로 서로 간섭하기 때문이다.
따라서 본 발명의 목적은 예를 들어 공정 제품을 에칭하고 그 단면을 이미지화하는 프로세싱을 위한 포커싱된 입자 빔 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 포커싱된 입자 빔 시스템의 설치면적를 감소시키는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 포커싱된 입자 빔 시스템의 작업 스테이지 어셈블리의 안정도를 향상시키는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 포커싱된 입자 빔 시스템의 정확도를 향상시키는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은, 입자 빔 컬럼 및 전자 빔 컬럼의 작업 거리의 최적화를 동시에 허용하는 포커싱된 입자 빔 시스템을 제공하는 것인데, 상기 컬럼들은 목표 지점들이 실질적으로 일치하도록 방향 설정된다.
본 발명의 또다른 목적은 광학 현미경과 같은 추가의 시스템 엘리먼트에 의해 사용한 공정 제품으로의 향상된 액세스를 가능하게 포커싱된 입자 빔 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적들은 부분적으로 명확하여 질 것이며, 아래에서 부분적으로 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 일 실시예의 입자 빔 시스템에 대한 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 다른 실시예의 입자 빔 시스템에 대한 개략적인 사시도이다.
도 3a는 도 1의 입자 빔 소스를 사용한 45도 밀링이 가해진 공정 제품의 단면도를 도시한다.
도 3b는 도 3a의 공정 제품 상부에 대한 평면도이다.
도 3c는 스테이지가 도 3a의 방향으로부터 공정 제품을 180도 회전시킨 이후에 도 3a의 공정 제품에 대한 단면도를 도시한다.
도 3d는 도 3c의 공정 제품 상부에 대한 평면도이다.
도 3e는 스테이지가 도 3a의 방향에 대해 공정 제품을 90도 회전시킨 이후에 도 3a의 공정 제품에 대한 단면도를 도시한다.
도 3f는 도 3e의 공정 제품 상부에 대한 평면도이다.
도 4는 도 1의 입자 빔 시스템과 유사한 입자 빔 시스템의 경사 없는 스테이지와 컬럼의 팁에 대한 개략도이다.
도 5는 도 1의 입자 빔 시스템에 의해 점유된 공간을 개략적으로 도시한다.
도 6은 도 1의 입자 빔 시스템에 의해 처리된 공정 제품을 추출하기 이전에 TEM 박판에 대한 사시도이다.
도 7은 도 1의 공정 제품 내로 에칭된 공동에 대한 개략도이다.
본 발명에 따라 공정 제품과 상호작용하는 일종의 입자 빔 시스템은 하우징 및 상기 하우징 내에 포함된 공정 제품을 처리하기 위한 엘리먼트를 포함한다. 처리 엘리먼트는 작업 스테이지 어셈블리와 제 1 입자 빔 소스(source)를 포함한다. 상기 작업 스테이지는 (a) 공정 제품을 지지하고, (b) 제 1 축을 따라 공정 제품을 이동시키며, (c) 제 1 축에 수직인 제 2 축을 따라 공정 제품을 이동시키고, (d) 제 1 및 제 2 축 모두에 수직인 제 3 축을 중심으로 공정 제품을 회전시키도록 적용된다. 상기 작업 스테이지 어셈블리는 상기 제 3 축에 실질적으로 평행인 작업 스테이지 축을 가진다.
제 1 입자 빔 소스는 작업 스테이지 어셈블리에 의해 지지된 공정 제품과 상호작용한다. 상기 제 1 입자 빔 소스는 작업 스테이지 어셈블리의 상부에 위치되며, 제 1 입자 빔 축을 가진다. 제 1 입자 빔 소스는 제 1 입자 빔 축이 제 3 축과 예각을 형성하도록 방향 설정된다. 따라서, 입자 빔 시스템은 제 3 축으로부터 작업 스테이지 축을 오프셋하지 않고 공정 제품을 에칭하고 공정 제품의 수직 단면을 이미지화할 수 있다.
반도체 소자들을 포함하는 웨이퍼와 같은 공정 제품 또는 샘플은 15:1의 종횡비를 가지는 형상 또는 구조를 가질 수 있다. 따라서, 이러한 형상 및 구조를 가지는 공정 제품을 단면화하고 단면을 이미지화할 때, 단면은 개별 형상의 종횡비가 단면에 정확하게 반영되도록 충분히 수직이어야 한다. 추가로, 본 출원의 목적을 위해 한 축이 다른 축에 대해 예각을 형성할 때, 한 축은 다른 축에 대하여 오프셋되는 것으로 한정된다.
삭제
단지 설명을 위해서지만 이에 한정되지 않게, 상술한 제 1 및 제 2 축은 수평 평면을 한정할 수 있으며, 상술한 제 3 축은 수직 축일 수 있다. 이러한 경우에 있어서, 작업 스테이지 어셈블리는 (a) 상기 평면 내에 공정 제품을 지지하고, (b) 전진/후진 방향을 따라 공정 제품을 이동시키며, (c) 좌우 방향을 따라 공정 제품을 이동시키고, (d) 수직 축을 중심으로 공정 제품을 회전시키도록 적용될 수 있다. 상기 작업 스테이지 어셈블리는 수직 축과 실질적으로 평행인 작업 스테이지 축을 가진다. 상기 제 1 입자 빔 소스는 상기 수직 축과 예각을 형성하도록 방향 설정된 제 1 입자 빔 소스 축을 가진다. 따라서, 입자 빔 시스템은 수직 축에서 작업 스테이지 축을 오프셋시키지 않고 공정 제품을 에칭하여 그 수직 단면을 이미지화할 수 있다.
본 발명에 따른 이러한 버전의 포커싱된 입자 빔 시스템에 대한 여러 실시예가 존재한다. 제 1 입자 빔 축은 제 3 축과 45도의 각을 형성할 수 있다. 상기 시스템은 공정 제품과 상호작용하고 상기 작업 스테이지 어셈블리의 상부에 위치된 제 2 입자 빔 소스를 더 포함한다. 상기 제 2 입자 빔 소스는 제 2 입자 빔 축을 가진다. 일 실시예에 있어서, 제 2 입자 빔 소스는 상기 제 2 입자 빔 축이 제 3 축에 실질적으로 평행하도록 방향 설정된다. 다른 실시예에 있어서, 제 2 입자 빔 소스는 제 2 입자 빔 축이 제 3 축에 대해 오프셋되도록 방향 설정될 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 시스템은 공정 제품과 상호작용하는 전자 빔 소스를 더 포함할 수 있다. 전자 빔 소스는 작업 스테이지 어셈블리의 상부에 위치되며, 전자 빔 축을 가진다. 상기 전자 빔 소스는 전자 빔 축이 제 3 축에 대해 선택적으로 오프셋되도록 방향 설정된다.
본 발명에 따른 이러한 버전의 포커싱된 입자 빔 시스템에 대한 다른 실시예가 존재한다. 상기 시스템은 제 1 입자 빔 축과 전자 빔 축이 각각 제 3 축에 대해 45도의 각을 형성하도록 구성될 수 있다. 추가로, 상기 시스템은 제 1 입자 빔 축과 제 3 축이 제 1 평면을 형성하고, 전자 빔 축과 제 3 축이 제 1 평면에 대해 실질적으로 수직인 제 2 평면을 형성하도록 구성될 수 있다. 이러한 시스템 구성은 제 1 포커싱된 입자 빔 소스를 사용하여 공정 제품의 수직 단면을 에칭할 수 있고, 공정 제품을 회전시키지 않고 전자 빔을 사용하여 수직 단면을 이미지화할 수 있기 때문에 유용하다.
상기 시스템은 공정 제품 위치의 정확한 결정을 돕기 위하여 작업 스테이지 어셈블리가 레이저 간섭계 엘리먼트를 포함하도록 구성될 수 있다. 레이저 간섭계는 레이저 소스, 빔 스플리터, 적어도 하나의 기준 미러 및 적어도 하나의 테스트 미러를 포함할 수 있다. 상기 레이저 소스는 레이저 방사가 제 1 방향의 경로를 따르도록 한다. 빔 스플리터는 레이저 소스로부터의 레이저 방사 경로에 위치되어, 제 1 방향을 따라 레이저 방사의 제 1 부분을 전달하고, 제 2 방향을 따라 레이저 방사의 제 2 부분을 반사시킨다. 상기 기준 미러는 제 1의 전달된 레이저 방사 부분을 빔 스플리터로 다시 반사한다. 상기 테스트 미러는 제 2의 반사된 레이저 방사 부분을 빔 스플리터로 다시 반사하며, 상기 작업 스테이지 어셈블리 상부에 위치된다. 따라서, 빔 스플리터는 제 1의 전달된 부분의 레이저 방사와 제 2의 반사된 부분의 레이저 방사를 조합하여, 공정 제품의 위치 결정을 돕는 간섭 프린지를 형성한다.
상기 시스템은 가스 주입 소스 또는 광학 현미경 또는 그 양자를 포함하도록 구성될 수도 있다. 가스 주입 소스는 일반적으로 공정 제품의 공정 제품의 선택된 근처의 상부에 위치된 가스 주입 노즐을 포함한다. 상기 광학 현미경은 광학 현미경 축을 가지며, 광학 현미경 축이 제 3 축에 대해 실질적으로 평행이 되도록 방향 설정된다. 시스템은 소위 탑-다운 웨이퍼 이송을 위한 광학 현미경을 사용할 수 있다.
상기 시스템은 또한 25도를 넘어, 바람직하게는 적어도 45도, 더욱 바람직하게는 적어도 90도 회전하는 작업 스테이지 어셈블리를 포함하도록 구성될 수도 있다. 본 발명의 다른 형태에 따라, 공정 제품과 상호작용을 위한 제 1 입자 빔 소스는 상기 제 1 입자 빔 축이 제 3 축에 대해 실질적으로 평행인 제 1 위치로부터, 상기 제 1 입자 빔 축이 상기 제 3 축과 소정의 각을 형성하는 제 2 위치로 경사지게 될 수 있다. 이러한 장치에 있어서, 입자 빔 시스템은 제 3 축으로부터 작업 스테이지를 오프셋시키지 않고 공정 제품을 에칭하여 공정 제품의 수직 단면을 이미지화할 수 있다.
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본 발명의 일 형태에 따라, 공정 제품과 상호작용을 하는 입자 빔 시스템을 사용하는 방법은, (a) 입자 빔 시스템을 제공하는 단계, (b) 작업 스테이지 어셈블리에 공정 제품을 위치시키는 단계, 및 (c) 제 1 포커싱된 입자 빔 소스를 사용하여 공정 제품의 수직 단면에 포함된 적어도 한 구조물의 적어도 일부를 노출시키도록 공정 제품 내에 제 1 공동을 에칭하는 단계를 포함한다.
입자 빔 시스템을 제공하는 단계는, (a) 공정 제품을 지지하고, (b) 제 1축을 따라 공정 제품을 이동시키며, (c) 제 1 축에 수직인 제 2 축을 따라 공정 제품을 이동시키고, (d) 상기 제 1 및 제 2 축 모두에 수직인 제 3 축을 중심으로 공정 제품을 회전시키도록 적용된 작업 스테이지 어셈블리 제공하는 단계를 포함한다. 작업 스테이지 어셈블리는 제 3 축에 실질적으로 평행인 작업 스테이지 축을 가진다.
입자 빔 시스템을 제공하는 단계는 공정 제품과 상호작용을 위한 제 1 입자 빔 소스를 제공하는 단계를 포함할 수도 있다. 제 1 입자 빔 소스는 작업 스테이지 어셈블리 상부에 위치된다. 제 1 입자 빔 소스는 제 1 입자 빔 축을 가진다. 제 1 입자 빔 소스는 제 1 입자 빔 축이 제 3 축과 예각을 형성하도록 방향 설정된다.
따라서, 입자 빔 시스템은 제 3 축으로부터 작업 스테이지를 오프셋 시키지 않고 공정 제품을 에칭하여 공정 제품의 수직 단면을 이미지화할 수 있다.
입자 빔 시스템을 제공하는 단계는 공정 제품과 상호작용을 위한 전자 빔을 제공하는 단계를 추가로 더 포함할 수 있다. 이러한 실시예에 있어서, 전자 빔 소스는 작업 스테이지 어셈블리의 상부에 위치되며, 전자 빔 축을 가진다. 상기 전자 빔 소스는 전자 빔 축이 제 3 축에 대해 선택적으로 오프셋되도록 방향 설정된다.
입자 빔 시스템을 제공하는 단계는, 제 1 입자 빔 축과 전자 빔 축이 각각 제 3 축에 약 45도의 각을 형성하는 전자 빔 소스 및 제 1 입자 빔 소스를 제공하는 단계를 더 포함한다. 추가로, 제 1 입자 빔 축 및 제 3 축은 제 1 평면을 형성하고, 전자 빔 축과 제 3 축은 제 1 평면이 제 2 평면에 대해 실질적으로 수직이 되는 제 2 평면을 형성한다.
상술한 방법은 전자 빔 소스를 사용하여 공정 제품의 수직 단면을 이미지화하는 단계를 더 포함한다.
상술한 방법은, TEM(Transmission Electron Microscope) 샘플 웰 또는 두 개의 공동을 분리하는 박판(lamella)을 형성하도록 제 1 공동의 선택된 근처에 제 2 공동을 에칭하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 TEM 박판은 제1 측면 및 대향하는 제 2 측면을 가진다. 제 1 측면은 제 1 공동과 마주하고 제 2 측면은 제 2 공동과 마주한다. 상기 방법은 전자 빔 소스로부터의 전자를 사용하여 TEM 박판의 제 2 면에 충격을 가하는 단계, 및 박막의 두께를 모니터링하기 위하여 제 2 공동을 에칭하는 동안 박막으로부터 제 2 입자 방출의 변화를 모니터링하는 단계를 더 포함한다.
상술한 방법은, 에칭 단계에 이어 제 1 입자 빔에 수직 단면을 노출시키기 위하여 제 3 축을 중심으로 90도 공정 제품을 회전시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 회전시키는 단계에 이어, 포커싱된 입자 빔 시스템은 포커싱된 입자 빔 소스를 사용하여 공정 제품의 수직 단면을 이미지화할 수 있다.
본 발명에 따른 공정 제품과 상호작용을 위한 다른 형태의 입자 빔 시스템은 공정 제품을 지지하고 평면 내에서 공정 제품을 방향 설정하기 위한 작업 스테이지 어셈블리를 포함한다. 상기 작업 스테이지 어셈블리는 제 1 축을 따라 공정 제품을 이동시키고 제 1 축에 수직인 제 2 축을 따라 공정 제품을 이동시키기 위한 지지 엘리먼트를 포함한다. 상기 지지 엘리먼트는 제 1 측면 및 제 2 측면을 가지며, 위치 설정 어셈블리를 가지는데, 상기 위치 설정 어셈블리는 상기 지지 엘리먼트의 제 1 측면에 결합되고 공정 제품이 상기 지지 엘리먼트의 제 2 측면에 장착되어 평면 내에서 이동되고 상기 평면에 대해 수직인 제 3 축을 중심으로 회전할 수 있도록, 상기 제 1 및 제 2 축 모두에 대해 수직인 제 3 축을 중심으로 상기 지지 엘리먼트와 공정 제품을 회전시키도록 적용된다.
상기 시스템은 공정 제품과 상호작용을 위한 제 1 입자 빔 소스를 더 포함한다. 상기 공정 제품은 작업 스테이지 어셈블리에 의해 지지된다. 제 1 입자 빔 소스는 작업 스테이지 어셈블리 상부에 위치되고, 제1 입자 빔 축을 가진다. 상기 제 1 입자 빔 소스는 제 3 축에 실질적으로 평행인 제 1 입자 빔 축을 가지는 제 1 위치로부터 제 3 축과 예각을 형성하는 제 1 입자 축을 가지는 제 2 위치로 경사지게 될 수 있다. 따라서, 입자 빔 시스템은 공정 제품을 에칭하고 제 3 축에 대해 작업 스테이지 축을 경사지게 하지 않고 공정 제품의 수직 단면을 이미지화할 수 있다.
본 발명의 이러한 특징 및 다른 특징들은 첨부한 도면 및 상세한 설명을 참조하여 더욱 충분히 설명된다.
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경사진 이온 빔 컬럼(12)을 구비한 도 1에 도시된 시스템(10)은 작업 스테이지 어셈블리(25)를 경사지게 하지 않고, 수직 단면을 형성하기 위해, 샘플 내에 공동을 에칭할 수 있고, 이어 상기 수직 단면을 이미지화할 수 있다. 도 1은 공정 제품(30)과 상호작용을 위한 본 발명에 따른 포커싱된 입자 빔 시스템(10)의 일 실시예를 도시한다. 도 1의 시스템(10)은 경사진 이온 컬럼(12), 진공 챔버(22) 및 작업 스테이지 어셈블리(25)를 포함한다. 상기 시스템(10)은 샘플 또는 공정 제품(30),예를 들어 반도체 소자를 포함한 웨이퍼의 단면을 정확하게 에칭 및 이미지화할 수 있는 포커싱된 빔 시스템을 제공한다. 샘플은 진공 챔버(22)내에 장착되며 단면 이미지를 형성할 수 있도록 경사진 컬럼(12)에 의해 생성된 입자 빔에 의해 처리된다. 이미지는 웨이퍼상에서 발견되는 물질 결함을 분석하기 위하여 사용되며, 제조 라인에서 웨이퍼를 제거하지 않고 적절한 시간에 데이터를 프로세스 엔지니어에게 제공할 수 있다.
이온 컬럼(12)의 부품은 진공 챔버(22)의 상부에 위치되며, 진공 챔버는 작업 스테이지 어셈블리(25), 샘플 또는 공정 제품(30) 및 제 2 입자 검출기(28)를 수용한다. 시스템은 처리기(52) 및 전자 빔 소스(31)를 구비한 사용자 제어 스테이션(50)을 더 포함한다.
본 명세서에서 참조문으로 인용한, 응용 물리학의 일본 저널, 1부 1989, 28권 No. 10, 2095-2098쪽의 에이취, 사와라기 등에 의한 "경사진-기록 기능을 가지는 포커싱된 이온 빔 주입기의 성능(Performance Of A Focused-Ion-Implanter With Tilt-Writing Function"에서는 공정 제품 챔버를 노출시키지 않고 수동으로 7도까지 경사지게 될 수 있는 이온 광학 시스템을 가지는 FIB 주입기를 개시하였다. 상기 출판물은 이러한 시스템이 축방향 및 평면의 채널링 효과를 최소화한다고 발표하였다. 평면의 채널링 효과를 제어하기 위하여, 이러한 시스템은 샘플 회전 기능을 가지는 웨이퍼 홀더를 포함한다. 상기 웨이퍼의 회전 각은 15도 내지 25도 사이에서 10 단계로 조절될 수 있다. 그러나, 공정 제품을 에칭하고 작업 스테이지를 경사지게 하지 않고 공정 제품의 단면을 이미지화할 수 있는 시스템에 대한 요구가 존재한다.
상술한 작업 스테이지는 지지 엘리먼트(26) 및 지지 엘리먼트 회전 어셈블리(24)를 포함한다. 상기 지지 엘리먼트(26)는 제 1 축(13)을 따라, 즉 수평 평면 내의 앞뒤를 따라 그리고 제 2 축(15)을 따라, 즉 수평 평면 내의 좌우를 따라 공정 제품을 이동시킨다. 상기 회전 어셈블리는 제 1 축(13) 및 제 2 축(15) 모두에 수직인 제 3 축(17)을 중심으로 지지 어셈블리를 회전시킨다. 상기 회전 어셈블리(24)는 360도 수동으로 조정 가능한 회전 어셈블리(23) 및 빠른 180도 하드 스탑 스테이지 회전 엘리먼트(27)를 포함한다. 이온 칼럼(12), 작업 스테이지 어셈블리(25), 제 2 입자 검출기(28) 및 광학 전자 빔 소스(31)의 동작은 제어 스테이션(50)에 의해 제어될 수 있다.
상술한 이온 컬럼(12)은 컬럼의 축(11)이 제 3 축(17)에 대해 오프셋되도록 수직 축으로부터 경사진다. 다시 말하면, 이온 컬럼 축(11)은 제 3 축(17)(이러한 경우에 수직 축)과 예각(35)을 형성한다. 상술한 실시예에 있어서, 각(35)은 45도이다. 전자 빔 소스(31)도 역시 자신의 축(21)이 제 3 축(17)과 예각을 형성하도록 수직 축으로부터 경사지게 될 수 있다. 상술한 실시예에 있어서, 전자 빔 소스과 제 2 축의 각(36)은 45도이다. 더욱이, 이온 컬럼 축(11)은 제 3 축(17)과 함께 제 1 수직 평면을 형성하고, 전자 빔 소스 축(21)은 제 3 축(17)과 함께 제 2 수직 평면을 형성한다. 바람직한 실시예에 있어서, 제 1 평면은 제 2 평면에 실질적으로 수직이다. 공정 제품이 에칭되고 제 3 축(17)을 중심으로 공정 제품을 회전시키지 않고 수직 단면이 이미지화될 수 있기 때문에, 그리고 이러한 경우에 제 1 축(13)과 제 2 축(15)에 의해 정해진 평면 내에서 공정 제품을 이동시키지 않고 이온 컬럼(12)의 목표 지점과 전자 빔 소스(31)의 목표 지점이 일치하기 때문에 이러한 구조는 유용하다.
반도체 소자를 포함하는 웨이퍼와 같은 공정 제품 또는 샘플은 15:1의 종횡비를 가지는 형상을 가질 수 있다. 도 7을 참조하여, 적어도 구조물 또는 형상의 일부(71)는 공정 제품(30)의 수직 단면(72)내에 포함된다. 구조물의 노출된 부분(71)의 높이(73)는 구조물의 깊이 또는 폭에 15배가 될 수 있다. 단면이 충분히 수직이 아니라면, 즉 공정 제품에 의해 정의된 평면에 대해 충분히 수직이 아니라면, 해당 구조물은 단면내에 정확하게 반사될 수 없다. 따라서, 구조물의 치수를 정확하게 액세스하기 위하여, 단면은 각 구조물의 종횡비가 단면내에 정확하게 반사되기 쉽도록, 충분히 수직이 되어야 한다. 공정 제품을 에칭하고 작업 스테이지를 경사지게 하지 않고 공정 제품의 단면을 이미지화하는 능력을 설명하도록 한다.
상술한 바와 같이, 경사진 이온 빔 컬럼(12)을 가진 도 1에 도시된 시스템(10)은 수직 단면을 형성하기 위해, 샘플 내에 공동을 에칭하고, 이어 작업 스테이지 어셈블리(25)를 경사지게 하지 않고 단면을 이미지화할 수 있다. 에칭 및 작업 스테이지를 경사지게 하지 않고 단면을 이미지화하는 것은 도 1에 도시된 시스템을 사용하여 구현된다. 경사진 이온 빔 컬럼(12)을 가진 포커싱된 이온 빔 시스템은 도 3a 및 도 3b에 도시된 것과 같은 경사진 벽(74)과 수직 벽(72)을 가지는 공동(70)을 에칭한다. 수직 벽은 제 3 축(17)에 대해 실질적으로 평행인 벽이다.
공동(70)의 에칭에 이어, 작업 스테이지 어셈블리(25)는 제 3 축(17)을 중심으로 공정 제품(30)을 회전시킨다. 작업 스테이지 어셈블리(25)가 180도로 공정 제품(30)을 회전시킨다면, 포커싱된 이온 빔은 실질적으로 수직인 입사각으로 경사진 벽(74)에 부딪히게 되며, 즉 빔(20)은 도 3c 및 도 3d에 도시된 것과 같이 경사진 벽(74)에 수직이 된다. 그러나, 작업 스테이지 어셈블리(25)가 도 3e 및 도 3f에 도시된 것과 같이 제 3 축(17)을 중심으로 공정 제품을 90도 회전시킨다면, 빔(20)은 수직벽(72), 즉 공정 제품의 수직 단면에 부딪힌다. 따라서, 경사진 포커싱된 이온 빔(20)은 공정 제품을 에칭하고 작업 스테이지 어셈블리 축이 제 3 축(17)에서 오프셋되도록 작업 스테이지 어셈블리(25)를 경사지게 하지 않고 그것의 수직 단면을 이미지화할 수 있다. 게다가, 전자 빔 소스 및 이온 컬럼이 상술한 바와 같이 실질적으로 수직 평면 내에 위치하면, 이온 빔은 도 3a에 도시된 것과 같이 공정 제품을 에칭하고 제 3 축(17)을 중심으로 공정 제품을 회전시키지 않고 전자 빔은 공동(70)의 수직 벽(72)을 이미지화할 수 있다. 본 발명에 따른 상기 시스템 및 방법은 설명된 많은 장점을 제공한다.
작업 스테이지 어셈블리는 그것이 경사진 어셈블리를 포함하지 않을 때보다 훨씬 작다. 작아진 스테이지 어셈블리는, 입자 빔 시스템에 대하여 도 5에 개략적으로 도시된 작아진 설치면적를 야기한다. 작아진 설치면적은 청정실 제조 공간이 값비싸기 때문에 상당한 비용절감을 야기한다.
상기 FIB 작업 거리는 향상된다. 공정 제품에 대해 수직으로 방향 설정된 포커싱된 이온 빔과 수직 축에 대해 오프셋된 전자 빔을 구비한 앞의 구조에 있어서, 시스템은 최적화된 특징, 예를 들어 이온 및 전자 빔의 해상도 및 전류 밀도를 최적화시키는 작업 거리를 동시적으로 달성할 수 없다. 왜냐하면, 작업 스테이지와 이온 컬럼의 팁 및 전자 빔 소스의 팁은 물리적으로 서로 간섭하기 때문이다. 그러나, 도 4에 도시된 바와 같이, 이온 컬럼(12)을 수직 축 또는 제 3 축(17)에서 오프셋시킴으로써, 이온 컬럼 및 전자 빔 소스(31) 양자가 공정 제품(30)에 더욱 가깝게 되었다. 예를 들어 각각 45도의 웨이퍼 시계를 가지는 5nm, 50KeV의 포커싱된 이온 빔 컬럼과 암레이(Amray) 전자컬럼(모델 3800)은 각각 약 10mm와 약 5mm의 동시적으로 보다 최적화된 작업 거리를 가질 수 있다. 이와 같은 동시적으로 최적화된 작업 거리는 마이크리온 9500IL의 경사진 스테이지를 구비한 포커싱된 이온 빔 시스템에서의 FIB 컬럼용 수직의 웨이퍼 시계를 가지는 16mm와 전자 빔 소스용 60도 웨이퍼 시계를 가지는 20mm의 동시적으로 비최적화된 작업 거리와 대조를 이룬다.
더욱이 도 4에 도시된 바와 같이, 포커싱된 이온 빔(12)은 경사지게 될 수 있다. 즉 이온 포커싱 광학계(79)는 제 3 축(17)으로부터 오프셋될 수 있다.
본 발명에 따른 입자 빔 시스템은 또한 시스템이 경사 스테이지를 가지지 않기 때문에 보다 안정적이다. 스테이지 경사 메카니즘을 제거하는 것이 시스템을 저주파 진동에 보다 더 저항력이 있게 하고 중력 침하를 제거하기 때문에, 상기 시스템은 더욱 안정적이다.
경사진 작업 스테이지 어셈블리와 같이 큰 물체가 두 개의 베어링에 의해 지지되고 스프링과 같이 동작하는 물체에 의해 안정 상태로 유지될 때, 저주파 진동은 발생할 수 있다. 따라서, 경사지게 할 수 없도록 고정된 스테이지는 저주파 진동에 대한 잠재적인 소스를 제거한다. 저주파 진동의 감소는 증가된 이미지 해상도를 허용한다.
더욱이, 커다란 작업 스테이지 어셈블리가 경사지게 될 때, 중력은 작업 스테이지 어셈블리의 소정 부품과 공정 제품을 구부릴 수 있다. 이와 같은 구부러짐은 중력 침하로 불리운다. 작업 스테이지 어셈블리가 보다 안정적이기 때문에, 제조업자는 공정 제품 위치 결정을 돕기 위하여 레이저 간섭계를 포함할 수 있다. 레이저 간섭 측정은, 간섭 측정을 수행하기 위해 사용된 레이저 빔이 정확하게 그들의 공간적 관계를 유지하도록 요구한다. 결과적으로, 간섭계 내에서 사용된 레이저 빔을 방향 설정하는 부품들도 역시 정확하게 그들의 공간적 관계를 유지하여야 한다. 간섭계에서 사용된 레이저 빔을 방향 설정하는 적어도 하나의 부품이 작업 스테이지상에 위치하기 때문에, 레이저 간섭계의 성능은 작업 스테이지 진동의 감소 및 중력 침하의 감소와 함께 향상된다.
추가로, 본 발명의 입자 빔 시스템의 구조는 다른 엘리먼트의 공정 제품으로의 액세스를 형성한다. 이와 같은 엘리먼트는 탑-다운 웨이퍼 이송을 위한 광학 현미경, 높은 부피의 "벌집(beehive)" 가스 농축기를 구비한 최대 범위의 가스 주입 노즐 또는 제 2 FIB 컬럼을 포함할 수 있다. 탑-다운 웨이퍼 이송을 위한 광학 현미경을 포함한 한 장점은 포커싱된 입자 빔 시스템에 제 3 축(17)을 따라 공정 제품(30) 표면의 위치를 제어할 수 있는 능력을 제공한다는 것이다. 상기 시스템은, 광학 현미경을 통해 조망될 때 포커스 내에 공정 제품의 표면을 유지하도록 제 3 축(17)을 따라 작업 스테이지(25)의 위치를 조정함으로써 이와 같은 제어를 유지한다. 제 3 축(17)을 따라 공정 제품(30)의 표면 위치를 제어함으로써, 시스템은 포커싱된 입자 빔(12)이 공정 제품(30)의 표면상의 원하는 위치에 상호작용한다는 것을 보장한다.
더욱이, 본 발명이 입자 빔 시스템의 구조는 TEM 샘플 또는 상대적으로 균일한 두께의 박판 형성을 가능하게 한다. 도 1 및 도 6을 참조하여, 이와 같은 박판을 형성하기 위하여, 시스템은 제 1 공동(90)을 에칭하고, 공정 제품(30)을 이동 및/또는 입자 빔을 편향시키고, 두 개의 공동을 분리시키는 TEM 샘플 벽 또는 박판(86)을 생성하도록 제 1 공동(90)의 선택된 근처에 제 2 공동(92)을 에칭한다. 상기 박판은 제 1 공동에 면한 제 1 측벽(91)과 제 2 공동에 면한 제 2 측벽(93)을 가질 수 있다. TEM 박판의 제 2 측벽을 전자 빔 소스(31)로부터의 전자로 충격을 가하고 제 2 공동(92)을 형성하면서 박판으로부터 제 2 입자 방출에서의 변화를 모니터링함으로써, 시스템은 박판(86)의 두께를 모니터링할 수 있다.
상술한 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이, 도 1에 도시된 시스템(10)은 웨이퍼내에서 발견된 물질 결함의 분석을 용이하게 하기 위하여 단면 이미지를 생성하기 위한 시스템을 제공하고, 웨이퍼를 제조 라인에서 제거하지 않고 적절한 시간에 데이터를 프로세스 엔지니어에게 제공할 수 있다.
도 2는 공정 제품(30)과 상호작용을 위한 다른 실시예의 본 발명에 따른 포커싱된 입자 빔 시스템(10)을 도시한다. 도 2의 시스템(10)은 이온 컬럼(12), 진공 챔버(22), 광 반응 물질 이송 시스템(34) 및 사용자 제어 스테이션(50)을 포함한다. 상기 시스템(10)은 샘플(30), 예를 들어 반도체 소자를 포함하는 웨이퍼를 정확하게 밀링하고 이미지화할 수 있는 포커싱된 입자 빔 시스템을 제공한다. 상기 샘플(30)은 진공 챔버(22)내에 장착되고, 단면 이미지를 생성하고 웨이퍼 내에서 발견되는 물질 결함을 분석하기 위하여 컬럼(12)에 의해 생성된 입자 빔을 사용하여 처리된다.
이온 컬럼(12)은 이온 소스(14), 추출 전극(16), 포커싱 엘리먼트(18), 편향 엘리먼트(19) 및 포커싱된 이온 빔(20)을 포함한다. 상기 이온 컬럼(1)은 진공 챔버(22)의 상부에 위치되며, 상기 진공 챔버(22)는 작업 스테이지 어셈블리(25), 플랫폼(26), 샘플(30), 제 2 입자 검출기(28) 및 전하 중성화 엘리먼트(32)를 수용한다. 도 2에 추가로 도시된 것과 같이, 광 반응 물질 이송 시스템(34)은 저장소(36), 압력계(40), 동력화된 밸브 엘리먼트(42) 및 이송 도관(44)을 포함한다. 사용자 제어 스테이션(50)은 처리기(52), 패턴 인식 엘리먼트(54), 메모리 엘리먼트(56), 디스플레이 엘리먼트(60), 스캔 발생기 엘리먼트(62) 및 유지(dwell) 레지스터(64)를 포함한다.
도 2에 도시된 시스템(10)이 챔버(22)의 내부에 반응 물질을 제공하기 위한 광 반응 물질 이송 시스템(34)을 포함하는 진공 챔버(22)의 상부에 배치된 이온 컬럼(12)을 구비한 일반적인 포커싱된 이온 빔(FIB)시스템이라는 것을 당업자는 알 수 있을 것이다. 당업자에게 이해된 바와 같이, 도시된 이온 컬럼(12)은 본 발명의 실행을 위해 적합한 이온 컬럼의 개략적인 표현이다. 도시된 이온 컬럼(12)은 갈륨 이온 소스와 같은 액체 금속 이온 소스(LMIS)일 수 있거나 또는 헬륨 이온 소스와 같은 가스 필드 이온 소스(GFIS: Gas Field Ion Source)일 수 있는 이온 소스(14)를 포함한다. 이온 소스(14)는 추출 전극(16)의 상부에 위치된다. 상기 추출 전극(16)은 충분한 전기장을 형성하여, 이온 소스(14)로부터의 이온 스트림을 발생시킨다. 상기 이온 스트림은 미세하게 포커싱된 빔(20)에 이온 스트림을 포커싱하는 일반적인 전기-광학 렌즈일 수 있는 포커싱 엘리먼트(18)를 지나 이동한다. 추가로 도시된 것과 같이, 이온 컬럼(12)은 샘플(30)의 표면을 가로질러 스캐닝하기 위하여 이온 빔(20)을 편향시킬 수 있는 편향 엘리먼트(19)를 포함한다.
유사하게, 빈 챔버(22)는 공정 제품(30)을 지지하기 위한 작업 스테이지 어셈블리(25)를 포함하는 종래의 빈 챔버일 수 있다. 작업 스테이지 어셈블리(25)는 지지 엘리먼트(26) 및 지지 엘리먼트 회전 어셈블리(24)를 포함한다. 상기 지지 엘리먼트(26)는 제 1 축과 상기 제 1 축에 수직인 제 2 축을 따라 이동 가능하다. 회전 어셈블리(24)는 제 1 축 및 제 2 축 모두에 대하여 수직인 제 3 축을 중심으로 지지 엘리먼트(26)를 회전시키기 위해 적용된다. 따라서, 작업 스테이지 어셈블리(25)는 시스템(10)에 의해 처리되는 공정 제품에 대한 거리 제어를 제공한다.
유사하게, 빈 챔버(22)는 전자 빔 소스과 같은 전하 중성화 엘리먼트(32)를 포함하고, 전자, 이온 또는 공정 제품의 이미지를 생성하기에 적합한 다른 입자를 검출하기 위하여 제 2 입자 검출기(28)를 추가로 포함한다. 피바디, 매사츄세츠의 마이크리온 코포레이션의 이온 빔 워크스테이션을 가진 진공 챔버를 포함하여 본 명세서에서 도시된 임의의 진공 챔버(22)는 본 발명과 부합하여 실행될 수 있다.
유사하게 선택적 반응 물질 이송 시스템(34)은 진공 챔버(22)내부로 보다 구체적으로는 챔버(22)내부의 공정 제품 표면 근처로 전구체 가스와 같은 반응 물질을 이송하기에 적합한 임의의 일반적인 반응 물질 이송 시스템일 수 있다. 상기 반응 물질 이송 시스템(34)은 표면으로부터 물질 에칭을 강화시키기 위하여 대안적으로는 샘플의 표면상에 물질을 증착하도록, 샘플(30)의 표면에 물질을 이송할 수 있다.
도시된 반응 물질 이송 시스템(34)은, 반응 물질을 공정 제품의 표면까지 이송하기 위해 노즐로 형성된 말단부를 가진 유체 이동 도관(44)과 유체를 통하도록 결합된 저장소(36)를 포함한다. 도시된 반응 물질 이송 시스템(34)은 공정 제품(30)의 표면에 이송되어지는 임의의 반응 물질에 대한 도관(44)내의 이송 압력을 측정하기 위하여 도관(44)과 결합된 압력계(40)를 포함한다. 압력계(40)는 또한 동력화된 밸브 엘리먼트(42)와 결합된다. 동력화된 밸브 엘리먼트(42)는 유체 이송 도관(44)을 통한 저장소(36)의 반응 물질에 대한 흐름을 증가 또는 감소시키기 위하여, 선택적으로 제어 가능하다. 도 2에 도시된 압력계(40) 및 동력화된 밸브(42)의 배치는, 압력계(40)가 도관(44)내의 이송 압력을 측정하고 반응 물질의 흐름을 증가 또는 감소시키도록 동력화된 밸브(42)를 선택적으로 제어하여 선택된 이송 압력을 유지하는 피드백 제어 시스템을 형성한다.
향상된 가스 이송 시스템은 내부 축 통로를 가지는 슈라우드 타입의 농축기를 가스 노즐의 말단부에 결합함으로써 제공된다. 가스 노즐은 상기 통로를 통해 반응 물질의 흐름을 제공한다. 동시에, 입자 빔은 동일한 통로를 통해 처리되어질 기판 표면까지 이동한다. 이러한 농축기는 "벌집" 가스 농축기로 불린다.
농축기의 내부 통로는 이송 시스템 내의 한정된 유체 통로로부터 처리되는 공정 제품까지의 변이를 제공하기 위한 것으로 이해되는 부분적으로 나팔모양으로 벌어진 형상을 가진다. 일 실시예의 나팔모양으로 벌어진 통로는 원뿔 형태의 모양을 가지며, 통로의 상부 개구부에 최소의 영역과 축방향으로 대향하는 하부 개구부에 최대 영역을 가진다. 상기 "벌집" 가스 농축기는 본 명세서에서 참조문으로 인용한 계류중인 미국 특허 출원 제 08/667,966 호에 상세히 개시되어 있다.
이온 컬럼(12), 전하 중성화 엘리먼트(32) 및 제 2 입자 검출기(38)의 동작은 제어 스테이션(50)에 의해 제어된다. 도시된 제어 스테이션(50)은 유지 레지스터(64)를 포함하는 스캔 발생기 엘리먼트(62)를 구비한 처리기 엘리먼트(52)를 포함한다. 상기 처리기 엘리먼트(52)는 이온 빔 컬럼(12)과 결합된 제어 엘리먼트(58)와 이동 경로를 통해 결합된다. 도시된 제어기 엘리먼트(52)는 CPU 엘리먼트, 프로그램 메모리, 데이터 메모리 및 입/출력 장치를 구비한 일반적인 컴퓨터 처리기 엘리먼트일 수 있다. 적합한 처리기 엘리먼트(52)는 유닉스 운영 시스템을 사용하는 IBM RSC 워크스테이션이다.
도 2에 추가로 도시된 바와 같이, 처리기 엘리먼트(52)는 스캔 발생기 엘리먼트(62)에 입/출력 장치를 통해 접속될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 스캔 발생기 엘리먼트는 처리기 입/출력 장치를 통해 처리기(52)에 접속된 회로 카드 어셈블리이다. 도 2에 도시된 회로 카드 어셈블리 스캔 발생기 엘리먼트(62)는 공정 제품(30)의 표면을 선택적으로 밀링, 에칭 또는 이미지화하기 위하여 공정 제품(30)의 표면을 가로지르는 스캐닝 이온 빔(20)을 스캐닝하기 위해 시스템(10)에 의해 임플란트될 수 있는 스캐닝 패턴을 나타내는 데이터를 저장하기 위한 스캔 메모리를 포함한다.
도 2에 도시된 스캔 발생기 보드 엘리먼트(62)는 입자 빔 시스템(10)에 의해 처리되어질 샘플 형상의 위치를 나타내는 디지털 데이터 정보를 저장하기에 충분한 메모리를 가지는 일반적인 컴퓨터 메모리 회로 카드일 수 있다. 일반적으로 본 발명을 실행하기에 적합한 스캔 발생기 보드는 일련의 메모리 위치를 포함하며, 상기 메모리 위치는 각각 공정 제품 표면 상의 위치에 대응한다. 각각의 메모리 위치는 샘플의 X 및 Y 위치를 나타내는 데이터를 저장하고, 바람직하게는 각각의 X 및 Y 위치에 대해 관련된 X,Y 쌍으로 표현된 위치에서 샘플의 표면상의 입자 빔을 유지하기 위한 시간을 나타내는 디지털 데이터를 저장하기 위한 유지 레지스터를 더 포함한다. 따라서, 유지 레지스터는 포커싱된 입자 빔을 샘플의 표면에 제공하기 위한 유지 시간을 저장하기 위한 메모리 위치를 제공하여, 이에 따라 공정 제품에 전달되는 양의 제어를 가능케 한다.
공정 제품의 표면의 위치에 전달되는 양이 일반적으로 공정 제품의 상기 위치에서 물질이 제거되는 깊이를 결정할 수 있다는 것이 포커싱된 입자 빔 처리 및 시스템의 당업자에게는 명확하여 질 것이다. 따라서, 유지 레지스터 내에 저장된 유지 시간 신호는 입자 빔 밀링 처리에 대한 깊이를 표현하는 것으로, 또는 Z 영역의 것으로 이해될 수도 있다. 결과적으로, 이와 같은 스캔 발생기 보드(62)에 결합된 처리기(52)는 에칭 또는 포커싱된 입자 빔 시스템 처리의 이미지화를 3차원으로 제어할 수 있는 밀링 신호를 생성하기 위하여, 다차원의 밀링 엘리먼트를 제공한다.
따라서, 전달 경로(66)를 통해 이온 컬럼(12)의 제어 엘리먼트(58)에 전달되는 밀링 신호를 생성하기 위하여, 처리기(52)는 스캔 발생기 보드(62)에 의해 유지된 X, Y 데이터를 사용한다. 도시된 실시예에 있어서, 밀링 신호는 공정 제품(30)의 표면을 가로질러 포커싱된 입자 빔을 스캐닝 또는 라스터화하는 동안 포커싱된 입자 빔을 검출하기 위하여 그리고 선택된 깊이까지 밀링을 제공하기 위해 규정된 유지 시간 동안 선택된 위치에 입자 빔을 유지하기 위하여 검출기 엘리먼트(19)를 동작시키기 위한 정보를 제어 엘리먼트(58)에 제공한다. 공정 제품(30)의 표면은 일반적으로 수직 쌍의 X 및 Y축에 의해 정의될 수 있는 2차원 평면에 대응한다. 일반적으로 포커싱된 이온 빔(20)의 경로에 평행하게 연장되는 것으로 이해되는 Z축은 또한 공정 제품(30) 표면의 X 및 Y축에 의해 정의된 평면에 대해 일반적으로 수직이다. 입자 빔(20)의 위치 및 빔(20)이 공정 제품의 표면에 부딪히는 시간의 주기를 제어함으로써, 공정 제품(30)의 선택된 위치에서의 물질이 제거될 수 있다. 이에 따라, 시스템(10)은 밀링 처리에 대한 다차원 제어를 제공하여, 입자 빔(20)이 공정 제품 표면의 선택된 부분을 제거하는 것을 허용하고 공정 제품 상에 정확한 형상을 형성한다.
도 2가 공정 제품(30) 표면을 가로질러 스캔하는 이온 빔(20)을 검출하기 위한 검출 엘리먼트(19)를 포함하여 공정 제품(30) 표면 상의 선택된 위치로 포커싱된 이온 빔이 향하도록 하는 이온 컬럼(12)을 도시할지라도, 포커싱된 입자 빔을 공정 제품 표면의 선택된 위치로 향하는 데에 적합한 임의의 시스템도 본 발명을 이용할 수 있다는 것이 포커싱된 입자 빔 처리의 당업자에게 이해될 것이다. 예를 들어, 대안적인 실시예에 있어서, 플랫폼(24)은 밀링 처리의 X 및 Y 간격에 해당하는 X 또는 Y 간격으로 이동될 수 있고 처리기(52)에 의해 생성된 밀링 신호는 공정 제품(30)를 이송하는 스테이지를 움직이는 스테이지 제어 시스템에 제공될 수 있어서, 이에 따라 공정 제품의 선택된 부분을 포커싱된 입자 빔의 경로에 직접 노출시키거나 공정 제품(30)을 이미지화할 수 있다. 입자 빔을 방향 설정하기 위한 다른 시스템 및 방법이 본 발명의 범주를 벗어나지 않고 본 발명과 함께 실행될 수 있다.
기입/독출 컴퓨터 메모리의 회로 카드 어셈블리로서 설명된 도시된 스캔 발생기 엘리먼트(62)가, X 및 Y 위치를 나타내는 데이터뿐만 아니라 유지 시간을 나타내는 데이터를 저장하기 위한 저장 위치를 제공하도록 프로그램 코드에 의해 구성된 액세스 가능한 데이터 메모리를 가지는 컴퓨터 플랫폼상에서 운영되는 소프트웨어 프로그램 코드로서 대안적으로 구현될 수 있다는 것이 입자 빔 처리 및 시스템의 당업자에게 명확하여 질 것이다. 이와 같은 수정은 또한 기술 분야의 당업자에게 잘 알려져 있으며 본 발명의 범주를 벗어나지 못한다.
본 발명의 이러한 실시예에 있어서, 패턴 인식 엘리먼트(54)는 공정 제품의 일부 표면에 대한 이미지를 생성하고, 형상의 정확한 위치를 결정하기 위해 이미지를 처리한다. 공정 제품 형상의 위치는, 본 발명에 있어서 미리 정의된 등록 지점에 관련된 형상의 설치면적 외면 좌표를 정의할 수 있는 좌표 신호로 표현될 수 있다. 표지로서 동작하는 미리 정의된 등록 지점을 사용하는 것은 포커싱된 입자 빔 처리의 준비 단계 동안 수동적으로 공정 제품을 위치 설정하기 위한 이온 빔 처리 분야에 공지되어 있다. 패턴 인식 시스템(54)에 의해 사용되는 좌표 시스템을 초기화하기 위한 다른 시스템 및 방법이 본 발명의 범주를 벗어나지 않고 본 발명과 함께 사용될 수 있다.
도 2에 도시된 시스템(10)은 전달 경로(48)를 통해 도시된 이온 컬럼(12)에 접속되고, 추가로 제 2 입자 검출기(28)에 전달 경로(68)를 통해 결합되고 그리고 전하 중성화 엘리먼트(32)에 전달 경로(46)을 통해 결합된 패턴 인식 시스템(54)을 포함하는데, 전달 경로(68)는 이미지 데이터를 패턴 인식 엘리먼트(54)로 이송하고 전달 경로(46)는 전하 중성화 엘리먼트(32)를 활성화 및 비활성화시키기 위하여 제어 신호를 전하 중성화 엘리먼트(32)로 이송한다. 도시된 실시예에 있어서, 패턴 인식 엘리먼트(54)는 또한 공지된 형상의 표현을 나타내는 데이터를 저장하기 위한 컴퓨터 메모리 엘리먼트로 동작하는 메모리 엘리먼트(56)에 양방향 버스를 통해 접속된다.
도 2에 도시된 실시예에 있어서, 패턴 인식 시스템(54)은 공정 제품(30) 표면의 이미지를 생성하기 위해 포커싱된 이온 빔 컬럼(12) 및 제 2 입자 검출기(28)를 사용한다. 특히, 패턴 인식 엘리먼트(54)는 이온 컬럼(12)의 제어 엘리먼트(58)에 전달 경로(48)를 통해 전달되는 일련의 스캐닝된 제어신호를 생성한다. 상기 스캐닝된 제어 신호는 제어 엘리먼트(58)가 공정 제품(30)의 표면을 정의하는 XY 평면을 가로질러 포커싱된 이온 빔을 스캐닝하도록 하고 특히 관심의 대상이 되는 형상을 포함하는 표면(30) 부분을 가로질러 이온 빔을 스캐닝하도록 한다. 이온 빔(20)을 공정 제품(30) 표면에 대해 스캐닝하는 것은 부수적인 전자 및 부수적인 이온을 포함한 제 2 입자의 방출을 야기한다. 제 2 입자 검출기(28)는 방출된 부수적인 입자를 검출하고 이미지 신호(68)를 패턴 인식 시스템(54)에 제공한다. 패턴 인식 시스템(54)은 검출기 엘리먼트(19)에 적용되는 검출 신호를 생성하는 스캐닝 신호를 사용하여 이미지 신호를 조정하고, 검출된 신호에서의 변화가 공정 제품 표면(30) 상의 특정 위치에 해당하는 특정한 검출 신호 진폭과 관련되도록 검출기 신호에 이미지 신호를 상관시킨다.
검출기(28)는, 전자 승산기, 마이크로 채널 플레이트, 2차 이온량 분석기, 양자 검출기 또는 전자 빔으로 공정 제품에 충격을 가한 결과로서 생성된 X레이를 검출하기 위한 에너지 분산 검출기와 같은 많은 타입 중 하나일 수 있다. 본 명세서에 개시된 기술은 포커싱된 이온 빔 처리 분야에 공지되어 있으며 이미지화 기술에 대한 소정의 대체물, 수정물, 부가물과 삭제물이 본 발명의 범주로 간주될 수 있다. 바람직하게, 이미지 처리 동안 패턴 인식 엘리먼트(54)는 전달 경로(46)를 통해 전하 중성화 엘리먼트(32)에 전달된 제어 신호를 생성한다. 도 2에 도시된 전하 중성화 엘리먼트(32)는 전자 빔이 공정 제품 표면(30)을 향하도록 하는 전자 빔 소스 엘리먼트이다. 전자 빔은 이미지화 동작 동안에 공정 제품 표면(30) 상에서 발생하는 구성 정전하(building static electric charge)를 중화시킨다. 구성 정전하를 감소시킴으로써, 전하 중성화는 이온 빔에 대한 초점의 흐림을 감소시키고 공정 제품(30)의 양의 표면 전하로부터 야기된 이온 빔의 편향을 최소화시키며, 상기 양의 표면 전하는 공정 제품 표면(30)을 가로질러 스캐닝하는 양으로 대전된 이온 빔(20)을 편향시키고 초점을 흐리게 한다. 따라서, 전하 중성화 엘리먼트(32)는 시스템(10)이 공정 제품 형상에 대한 보다 정확한 이미지를 생성하게 한다.
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패턴 인식 시스템(54)은 공정 제품의 이미지를 나타내는 이미지 신호를 저장하고, 컴퓨터 메모리는 패턴 인식 엘리먼트(54)의 일부를 형성한다. 패턴 인식 엘리먼트(54)는 니드암 매사츄세츠의 코넥스 코포레이션에 의해 제작, 판매된 것과 같은 패턴 인식 처리기를 포함한다. 추가로, 패턴 인식 시스템(54)은 시스템 사용자에게 공정 제품의 형상을 디스플레이하기 위하여 디스플레이(60)로 이미지 신호를 제공할 수 있다.
패턴 인식 시스템(54)은 인식 엘리먼트 컴퓨터 메모리에 저장된 이미지 신호를 분석한다. 패턴 인식 엘리먼트(54)에 의해 수행된 분석은 참조문으로 인용된 계류 중인 미국 특허 출원 제 08/635,063 호에 개시되었다.상술한 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이, 도 2에 도시된 시스템(10)은 공정 제품 형상을 밀링 및 이미지화하기 위한 시스템을 제공한다. 상기 시스템(10)은 공정 제품 형상에 대한 위치 및 형태를 자동으로 인식하고 위치 및 형상 정보로부터 공정 제품을 밀링하기 위해 포커싱된 입자 빔을 방향 설정하는 일련의 밀링 신호를 생성한다. 따라서, 시스템(10)은 이미지화 및 처리 분석에 적합한 정확한 형상을 가지는 공정 제품 형상을 형성할 수 있다. 소정의 이러한 동작, 에칭 및 공정 제품의 단면 이미지화는 도 3a 내지 도 3f와 관련하여 설명된다.따라서, 상술한 설명으로부터 명확하여진 것들 중에서 상술한 목적들은 달성된다는 것이 이해될 것이다. 소정의 변화는 본 발명의 범주를 벗어나지 않고 상술한 구성내에 형성될 수 있기 때문에, 상술한 설명에 포함되고 관련 도면에 도시된 모든 사항은 단지 설명을 위한 것이며, 본 발명의 사상을 제한하기 위한 것은 아니다.청구범위는 본 명세서에서 설명한 본 발명의 일반적이고 특징적인 전체 특징을 다루기 위해 의도된 것임이 이해될 것이다.
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Claims (50)
- 공정 제품과 상호작용하는 입자 빔 시스템으로서,상기 공정 제품을 수용하는 하우징; 및상기 하우징 내에 포함된 상기 공정 제품을 처리하기 위한 수단을 포함하고, 상기 처리 수단은,a) 상기 공정 제품을 지지하고, (b) 제 1 축을 따라 상기 공정 제품을 이동시키며, (c) 상기 제 1 축에 수직인 제 2 축을 따라 상기 공정 제품을 이동시키고, (d) 상기 제 1 및 제 2 축 모두에 수직인 제 3 축을 중심으로 상기 공정 제품을 회전시키도록 적용되고, 상기 제 3 축에 실질적으로 평행한 작업 스테이지 축을 갖는 작업 스테이지 어셈블리, 및상기 공정 제품을 에칭하여 이미지화하며, 상기 제 3 축과 예각을 형성하도록 방향 설정된 제 1 입자 빔 소스 축을 갖는 제 1 입자 빔 소스를 포함하며,상기 예각에서의 상기 제 1 입자 빔 소스의 방향은, 상기 제 3 축 중심의 공정 제품의 회전, 및 상기 제 1 또는 제 2 축에 따른 선택된 이동 시에, 상기 입자 빔 시스템이 상기 제 3 축으로부터 상기 작업 스테이지를 오프셋시키지 않고 상기 공정 제품의 수직 단면을 에칭 및 이미지화할 수 있도록 선택된,입자 빔 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 입자 빔 소스는 상기 제 1 입자 빔 소스 축이 상기 제 3 축과 7도 이상 90도 이하인 각을 형성하도록 방향 설정된 것을 특징으로 하는 입자 빔 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 입자 빔 소스는 상기 제 1 입자 빔 축이 상기 제 3 축과 약 45도의 각을 형성하도록 방향 설정된 것을 특징으로 하는 입자 빔 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 공정 제품과 상호작용하고 상기 제 1 입자 빔 소스에 근접하게 선택되어 위치되는 제 2 입자 빔 소스를 더 포함하고, 상기 제 2 입자 빔 소스는 상기 제 3 축과 실질적으로 평행하게 방향 설정된 제 2 입자 빔 축을 가지는 것을 특징으로 하는 입자 빔 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 공정 제품과 상호작용하고 상기 제 1 입자 빔 소스에 근접하게 선택되어 위치되는 제 2 입자 빔 소스를 더 포함하며, 상기 제 2 입자 빔 소스는 상기 제 3 축에 대해 오프셋된 제 2 입자 빔 축을 가지는 것을 특징으로 하는 입자 빔 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 공정 제품과 상호작용하고 상기 제 1 입자 빔 소스에 근접하게 선택되어 위치되는 전자 빔 소스를 더 포함하고, 상기 전자 빔 소스는 전자 빔 축을 가지며, 상기 전자 빔 축이 상기 제 3 축에 대해 선택적으로 오프셋되도록 방향 설정되는 것을 특징으로 하는 입자 빔 시스템.
- 제 6 항에 있어서,상기 제 1 입자 빔 축 및 상기 전자 빔 축은 각각 상기 제 3 축과 약 45도의 각을 형성하고,상기 제 1 입자 빔 축 및 상기 제 3 축은 제 1 평면을 형성하고, 상기 전자 빔 축과 상기 제 3 축은 실질적으로 상기 제 1 평면에 수직 방향인 제 2 평면을 형성하는 것을 특징으로 하는 입자 빔 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 공정 제품의 위치를 결정하는 것을 도우며, 상기 작업 스테이지 어셈블리에 근접하게 선택된 상기 하우징 내에 위치되는 레이저 간섭계 수단을 더 포함하며, 상기 레이저 간섭계 수단은,레이저 방사가 제 1 방향의 경로를 따르게 하는 레이저 소스,상기 레이저 소스로부터의 레이저 방사 경로에 위치되고, 상기 제 1 방향을 따라 상기 레이저 방사의 제 1 부분을 전달하고 제 2 방향을 따라 상기 레이저 방사의 제 2 부분을 반사시키는 빔 스플리터,상기 레이저 방사의 전달된 제 1 부분을 상기 빔 스플리터로 다시 반사하는 적어도 하나의 기준 미러, 및상기 작업 스테이지 어셈블리 상에 위치되고, 상기 레이저 방사의 반사된 제 2 부분을 상기 빔 스플리터로 다시 반사하는 적어도 하나의 테스트 미러를 구비하여, 상기 빔 스플리터가 상기 레이저 반사의 전달된 상기 제 1 부분과 반사된 상기 제 2 부분을 조합하여 상기 공정 제품의 위치 결정을 돕는 간섭 프린지를 형성하게 하는 것을 특징으로 하는 입자 빔 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 공정 제품에 근접하게 선택되어 위치된 가스 주입 노즐을 가지는 가스 주입 소스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입자 빔 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 작업 스테이지 어셈블리는 상기 제 3 축을 중심으로 25도 이상 회전하는 것을 특징으로 하는 입자 빔 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 공정 제품과 상호작용하는 광학 현미경을 더 포함하며, 상기 광학 현미경은 상기 제 3 축에 실질적으로 평행하게 방향 설정된 광학 현미경 축을 가지는 것을 특징으로 하는 입자 빔 시스템.
- 공정 제품과 상호작용하는 입자 빔 시스템으로서,상기 공정 제품을 수용하는 하우징, 및상기 하우징에 포함된 상기 공정 제품을 처리하기 위한 수단을 포함하며, 상기 처리 수단은,a) 상기 공정 제품을 지지하고, (b) 제 1 축을 따라 상기 공정 제품을 이동시키며, (c) 제 1 축에 수직인 제 2 축을 따라 상기 공정 제품을 이동시키고, (d) 상기 제 1 및 제 2 축 모두에 수직인 제 3 축을 중심으로 상기 공정 제품을 회전시키도록 적용되고, 상기 제 3 축에 실질적으로 평행인 작업 스테이지 축을 가지는 작업 스테이지 어셈블리, 및상기 작업 스테이지 어셈블리에 의해 지지되는 상기 공정 제품을 에칭하여 이미지화하는 제 1 입자 빔 소스를 구비하며, 상기 제 1 입자 빔 소스는 제 1 입자 빔 축을 갖도록 방향 설정되고, 상기 제 1 입자 빔 소스는 상기 제 1 입자 빔 축이 상기 제 3 축과 실질적으로 평행인 제 1 위치로부터 상기 제 1 입자 빔 축이 상기 제 3 축과 예각을 이루는 제 2 위치로 경사지게 될 수 있고,상기 예각에서의 상기 제 1 입자 빔 소스의 방향은 상기 제 3 축 중심의 공정 제품의 회전, 및 상기 제 1 또는 제 2 축에 따른 선택된 이동 시에, 상기 입자 빔 시스템이 상기 제 3 축으로부터 상기 작업 스테이지를 오프셋시키지 않고 상기 공정 제품의 수직 단면을 에칭 및 이미지화할 수 있도록 선택된,입자 빔 시스템.
- a) 공정 제품을 지지하고, (b) 제 1 축을 따라 상기 공정 제품을 이동시키며, (c) 제 1 축에 수직인 제 2 축을 따라 상기 공정 제품을 이동시키고, (d) 상기 제 1 및 제 2 축 모두에 수직인 제 3 축을 중심으로 공정 제품을 회전시키도록 적용되고, 상기 제 3 축에 실질적으로 평행인 작업 스테이지 축을 갖는 작업 스테이지 어셈블리, 및 제 1 입자 빔을 포함하는 포커싱된 입자 빔 시스템을 사용하여 상기 공정 제품을 처리하기 위한 방법으로서,상기 작업 스테이지 어셈블리에 상기 공정 제품을 위치시키는 단계,상기 제 3 축과 예각을 형성하도록 방향 설정된 제 1 입자 빔 축을 갖도록 상기 제 1 입자 빔 소스를 방향 설정하는 단계,상기 제 1 및 제 2 축에 따라 공정 제품 위치를 선택하는 단계, 및상기 제 1 입자 빔 소스를 사용하여 상기 공정 제품 내에 제 1 공동을 에칭함으로써, 상기 공정 제품의 수직 단면 내에 포함된 적어도 하나의 구조물의 적어도 일부를 노출시키는 단계를 포함하는,공정 제품 처리 방법.
- 제 13 항에 있어서,상기 입자 빔 시스템으로 공정 제품을 처리하는 단계는 상기 제 3 축의 방향에 대해 전자 빔 축을 선택적으로 오프셋하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공정 제품 처리 방법.
- 제 14 항에 있어서,상기 입자 빔 시스템으로 공정 제품을 처리하는 단계는 상기 전자 빔 소스 및 상기 제 1 입자 빔 소스의 방향을 선택하는 단계를 더 포함하며, 상기 제 1 입자 빔 축과 상기 전자 빔 축이 각각 상기 제 3 축과 약 45도의 각을 형성하고, 상기 제 1 입자 빔 축과 상기 제 3 축이 제 1 평면을 형성하고 상기 전자 빔 축과 상기 제 3 축이 상기 제 1 평면에 실질적으로 수직 방향인 제 2 평면을 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 15 항에 있어서,상기 에칭 단계에 이어 상기 전자 빔 소스를 사용하여 상기 공정 제품의 상기 수직 단면을 이미지화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 15 항에 있어서,두 개의 공동을 분리시키는 투과 전자 현미경 박판 -상기 박판은 상기 제 1 공동에 면한 제 1 측벽과 상기 제 2 공동에 면한 제 2 측벽을 가짐- 을 형성하기 위해 상기 제 1 공동의 선택된 근처에 제 2 공동을 에칭하는 단계;전자 빔 소스로부터의 전자로 상기 투과 전자 현미경 박막의 제 2 측벽에 충격을 가하는 단계; 및상기 박판의 두께를 측정하기 위하여 상기 제 2 공동을 에칭하는 동안에 상기 박판으로부터의 제 2 입자 방출에서의 변화를 모니터링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공정 제품 처리 방법.
- 제 13 항에 있어서,상기 제 1 입자 빔 소스에 대해 수직 단면을 노출시키도록 상기 에칭하는 단계에 이어 상기 제 3 축을 중심으로 상기 공정 제품을 회전시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 18 항에 있어서,상기 회전시키는 단계에 이어 상기 제 1 입자 빔 소스를 사용하여 상기 공정 제품의 수직 단면을 이미지화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 공정 제품과 상호작용하는 입자 빔 시스템에 있어서,상기 공정 제품을 수용하는 하우징; 및상기 하우징 내에 포함된 상기 공정 제품을 처리하기 위하여 배열된 포커싱된 입자 빔 처리 장치를 포함하며, 상기 포커싱된 입자 빔 장치는,i) 상기 공정 제품을 지지하고 평면 내에서 상기 공정 제품을 방향 설정하기 위한 작업 스테이지 어셈블리를 포함하고, 상기 작업 스테이지 어셈블리는,a) 제 1 측면 및 제 2 측면을 가지고, 제 1 축을 따라 상기 공정 제품을 이동시키고 상기 제 1 축에 수직인 제 2 축을 따라 상기 공정 제품을 이동시키도록 적용된 지지 엘리먼트, 및b) 상기 지지 엘리먼트의 상기 제 1 측면에 결합되고, 상기 제 1 축 및 제 2 축 모두에 수직인 제 3 축을 중심으로 상기 지지 엘리먼트와 상기 공정 제품을 회전시키도록 적용된 위치 설정 어셈블리를 구비하여, 상기 공정 제품이 상기 지지 엘리먼트의 제 2 측면 상에 위치될 수 있고, 평면 내에서 이동되고 상기 평면에 수직인 상기 제 3 축을 중심으로 회전될 수 있으며, 및ii) 상기 작업 스테이지 어셈블리에 의해 지지된 상기 공정 제품을 에칭 및 이미지화하는 제 1 입자 빔 소스를 포함하며, 상기 입자 빔 소스는 제 1 입자 빔 축을 갖도록 방향 설정되며, 상기 제1 입자 빔 소스는 상기 제 1 입자 빔 축이 제 3 축에 실질적으로 평행인 제 1 위치로부터 상기 제 1 입자 빔 축이 상기 제 3 축과 예각을 형성하는 제 2 위치로 경사지게 될 수 있고,상기 예각에서의 상기 제 1 입자 빔 소스의 방향은 상기 제 3 축 중심의 상기 공정 제품의 회전, 및 상기 제 1 또는 제 2 축에 따른 선택된 이동 시에, 상기 입자 빔 시스템이 상기 제 3 축으로부터 상기 작업 스테이지를 오프셋시키지 않고 상기 공정 제품의 수직 단면을 에칭 및 이미지화할 수 있도록 선택된,입자 빔 시스템.
- 공정 제품을 밀링 및 이미지화하는 대전된 입자 빔 시스템으로서,상기 공정 제품을 수용하는 하우징;a) 상기 공정 제품을 지지하고, (b) 제 1 축을 따라 상기 공정 제품을 이동시키며, (c) 상기 제 1 축에 수직인 제 2 축을 따라 상기 공정 제품을 이동시키고, (d) 상기 제 1 및 제 2 축 모두에 수직인 제 3 축을 중심으로 상기 공정 제품을 회전시키도록 적용되고, 상기 제 3 축에 실질적으로 평행한 작업 스테이지 축을 가지며, 상기 제 1 축 또는 상기 제 2 축을 중심으로 기울어질 수 없는 작업 스테이지 어셈블리;상기 공정 제품과 상호작용하며, 상기 제 3 축과 0도보다 큰 예각을 형성하도록 방향 설정된 제 1 입자 빔 소스 축을 갖는 제 1 입자 빔 소스; 및상기 공정 제품과 상호작용하는 전자 빔 소스를 포함하며, 상기 전자 빔 소스는 상기 제 3 축과 0도보다 큰 예각을 형성하도록 방향 설정된 전자 빔 소스 축을 가지며, 상기 제 1 입자 빔 소스 및 상기 전자 빔 소스는 상기 제1 입자 빔 소스가 상기 공정 제품을 밀링하고 상기 전자 빔 소스가 상기 공정 제품을 이미지화하는데 사용될 수 있도록 정렬된,대전된 입자 빔 시스템.
- 제21항에 있어서, 상기 제1 입자 빔 소스는 포커싱된 이온 빔 컬럼을 포함하는 것을 특징으로 하는 대전된 입자빔 시스템.
- 제22항에 있어서, 상기 제 1 입자 빔 소스는 액체 금속 이온 소스를 포함하는 것을 특징으로 하는 대전된 입자빔 시스템.
- 제22항에 있어서, 상기 제 1 입자 빔 소스는 가스 이온 소스를 포함하는 것을 특징으로 하는 대전된 입자빔 시스템.
- 제22항에 있어서, 상기 제 1 입자 빔 소스는 갈륨 원자들의 소스를 포함하는 것을 특징으로 하는 대전된 입자빔 시스템.
- 제21항에 있어서, 상기 제 1 입자 빔 소스는, 상기 제 1 입자 빔 축이 상기 제 3 축에 평행하게 방향 설정된 제 1 위치로부터, 상기 입자 빔 소스 축이 상기 제 3 축과 0도보다 큰 예각으로 방향 설정된 제 2 위치로 기울어질 수 있는 것을 특징으로 하는 대전된 입자빔 시스템.
- 제26항에 있어서, 상기 작업 스테이지 어셈블리는 상기 제 3 축을 중심으로 25도 이상 회전 가능하도록 적용된 것을 특징으로 하는 대전된 입자빔 시스템.
- 제21항에 있어서, 상기 공정 제품의 에칭을 돕기 위해 상기 제 1 또는 상기 제 2 입자 빔의 충격 포인트에서의 상기 공정 제품으로 가스를 방향 설정하도록 상기 공정 제품에 근접하게 배치된 가스 주입 노즐을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대전된 입자빔 시스템.
- 제22항에 있어서, 상기 제 1 입자 빔 소스는, 상기 제 1 입자 빔 축이 상기 제 3 축에 평행하게 방향 설정된 제 1 위치로부터, 상기 입자 빔 소스 축이 상기 제 3 축과 0도보다 큰 예각으로 방향 설정된 제 2 위치로 기울어질 수 있으며, 상기 제 1 입자 빔 소스는 액체 금속 이온 소스 또는 가스 이온 소스를 포함하는 것을 특징으로 하는 대전된 입자빔 시스템.
- 제 29 항에 있어서, 상기 작업 스테이지 어셈블리는 상기 제 3 축을 중심으로 25도 이상 회전 가능하도록 적용된 것을 특징으로 하는 대전된 입자빔 시스템.
- 공정 제품을 밀링 및 이미지화하는 대전된 입자 빔 시스템으로서,상기 공정 제품을 지지하며, 평면에서 상기 공정 제품을 이동시키고 상기 평면에 수직인 작업 스테이지 축을 중심으로 상기 공정 제품을 회전시키지만 상기 평면으로부터 상기 공정 제품을 기울이지 않는 작업 스테이지 어셈블리;제 1 입자 빔 소스 축을 가지며 상기 제 1 입자 빔 소스 축이 상기 작업 스테이지 축과 0도보다 큰 예각을 형성하도록 방향 설정된 제1 입자 빔 소스; 및상기 작업 스테이지 축과 0도보다 큰 예각을 형성하는 전자 빔 소스 축을 갖는 전자 빔 소스를 포함하며, 상기 제 1 입자 빔 소스 및 상기 전자 빔 소스는 상기 제 1 입자 빔 소스가 상기 공정 제품을 밀링하는데 사용되고 상기 전자 빔 소스가 상기 공정 제품을 이미지화하는데 사용될 수 있도록 방향 설정된,대전된 입자 빔 시스템.
- 제31항에 있어서, 상기 제 1 입자 빔 소스는 포커싱된 이온 빔 소스를 포함하는 것을 특징으로 하는 대전된 입자 빔 시스템.
- 제32항에 있어서, 상기 전자 빔 소스는 전자 빔 소스를 포함하는 것을 특징으로 하는 대전된 입자 빔 시스템.
- 제32항에 있어서, 상기 포커싱된 이온 빔 소스는 액체 금속 이온 소스를 포함하는 것을 특징으로 하는 대전된 입자 빔 시스템.
- 제32항에 있어서, 상기 포커싱된 이온 빔 소스는 가스 이온 소스를 포함하는 것을 특징으로 하는 대전된 입자 빔 시스템.
- 제31항에 있어서, 상기 공정 제품의 밀링을 돕기 위해 상기 제 1 또는 상기 제 2 대전된 입자 빔의 충격 포인트에서의 상기 공정 제품으로 가스를 방향 설정하도록 상기 공정 제품에 근접하게 배치된 가스 주입 노즐을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대전된 입자빔 시스템.
- 제31항에 있어서, 상기 제 1 입자 빔 소스는, 상기 제 1 입자 빔 소스 축이 상기 작업 스테이지 축에 실질적으로 평행하게 방향 설정된 제 1 위치로부터, 상기 제 1 입자 빔 소스 축이 상기 제 3 축과 0도보다 큰 예각을 형성하도록 방향 설정된 제 2 위치로 기울어질 수 있는 것을 특징으로 하는 대전된 입자빔 시스템.
- 제31항에 있어서, 상기 작업 스테이지 어셈블리는 상기 제 3 축을 중심으로 25도 이상 회전 가능하도록 적용된 것을 특징으로 하는 대전된 입자빔 시스템.
- 제32항에 있어서, 상기 제 1 입자 빔 소스는, 상기 제 1 입자 빔 소스 축이 상기 제 3 축에 평행하게 방향 설정된 제 1 위치로부터, 상기 입자 빔 소스 축이 상기 제 3 축과 0도보다 큰 예각으로 방향 설정된 제 2 위치로 기울어질 수 있으며, 상기 제 1 입자 빔 소스는 액체 금속 이온 소스 또는 가스 이온 소스를 포함하는 것을 특징으로 하는 대전된 입자빔 시스템.
- 제39항에 있어서, 상기 작업 스테이지 어셈블리는 상기 제 3 축을 중심으로 25도 이상 회전 가능하도록 적용된 것을 특징으로 하는 대전된 입자빔 시스템.
- 공정 제품을 밀링 및 이미지화하는 대전된 입자 빔 시스템으로서,a) 상기 공정 제품을 지지하고, (b) 제 1 축을 따라 상기 공정 제품을 이동시키며, (c) 상기 제 1 축에 수직인 제 2 축을 따라 상기 공정 제품을 이동시키고, (d) 상기 제 1 및 제 2 축 모두에 수직인 제 3 축을 중심으로 상기 공정 제품을 회전시키도록 적용되고, 상기 제 3 축에 실질적으로 평행한 작업 스테이지 축을 가지며, 상기 제 1 축 또는 상기 제 2 축을 중심으로 기울어질 수 없는 작업 스테이지 어셈블리;상기 공정 제품과 상호작용하며, 상기 제 1 축 또는 상기 제 2 축과 예각으로 방향 설정된 제 1 대전된 입자 빔 소스 축을 갖는 제 1 대전된 입자 빔 소스; 및상기 공정 제품과 상호작용하는 전자 빔 소스를 포함하며, 상기 전자 빔 소스는 상기 제 1 축 또는 상기 제 2 축과 예각을 형성하도록 방향 설정된 전자 빔 소스 축을 가지며, 상기 제 1 대전된 입자 빔 소스 및 상기 전자 빔 소스는 상기 작업 스테이지 축을 기울이지 않고 상기 제 1 대전된 입자 빔 소스가 상기 공정 제품을 밀링하고 상기 전자 빔 소스가 상기 공정 제품을 이미지화하는데 사용될 수 있도록 정렬된,대전된 입자 빔 시스템.
- 제41항에 있어서, 상기 제 1 대전된 입자 빔 소스는 포커싱된 이온 컬럼을 포함하는 것을 특징으로 하는 대전된 입자빔 시스템.
- 제42항에 있어서, 상기 제 1 대전된 입자 빔 소스는 액체 금속 이온 소스를 포함하는 것을 특징으로 하는 대전된 입자빔 시스템.
- 제42항에 있어서, 상기 제 1 대전된 입자 빔 소스는 가스 이온 소스를 포함하는 것을 특징으로 하는 대전된 입자빔 시스템.
- 제42항에 있어서, 상기 제 1 대전된 입자 빔 소스는 갈륨 원자들의 소스를 포함하는 것을 특징으로 하는 대전된 입자빔 시스템.
- 제41항에 있어서, 상기 제 1 대전된 입자 빔 소스는, 상기 제 1 대전된 입자 빔 축이 상기 제 3 축에 평행하게 방향 설정된 제 1 위치로부터, 상기 대전된 입자 빔 소스 축이 상기 제 1 축 또는 상기 제 2 축과 예각으로 방향 설정된 제 2 위치로 기울어질 수 있는 것을 특징으로 하는 대전된 입자빔 시스템.
- 제46항에 있어서, 상기 작업 스테이지 어셈블리는 상기 제 3 축을 중심으로 25도 이상 회전 가능하도록 적용된 것을 특징으로 하는 대전된 입자빔 시스템.
- 제41항에 있어서, 상기 공정 제품의 에칭을 돕기 위해 상기 제 1 또는 상기 제 2 대전된 입자 빔의 충격 포인트에서의 상기 공정 제품으로 가스를 방향 설정하도록 상기 공정 제품에 근접하게 배치된 가스 주입 노즐을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대전된 입자빔 시스템.
- 제42항에 있어서, 상기 제 1 대전된 입자 빔 소스는, 상기 제 1 대전된 입자 빔 축이 상기 제 3 축에 평행하게 방향 설정된 제 1 위치로부터, 상기 대전된 입자 빔 소스 축이 상기 제 1 축 또는 상기 제 2 축과 예각으로 방향 설정된 제 2 위치로 기울어질 수 있으며, 상기 제 1 대전된 입자 빔 소스는 액체 금속 이온 소스 또는 가스 이온 소스를 포함하는 것을 특징으로 하는 대전된 입자빔 시스템.
- 제 49 항에 있어서, 상기 작업 스테이지 어셈블리는 상기 제 3 축을 중심으로 25도 이상 회전 가능하도록 적용된 것을 특징으로 하는 대전된 입자빔 시스템.
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