KR101903783B1 - 샘플을 준비하는 방법 및 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 샘플에 대한 시스템 및 방법에 관한 것이고, 상기 방법은 마스크 및 샘플을 조작하여 상기 샘플의 서로 다른 측들을 이온 밀러에 노출시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 조작하는 단계는 상기 마스크 및 상기 샘플을 회전시키면서, 상기 샘플과 상기 마스크 사이의 공간적 관계를 변화시키지 않게 유지시키는 단계를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 전송 전자 마이크로스코피(transmission electron microscopy)에서 샘플을 준비하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
본 출원은 본원에 참조로서 병합되는, 2010년 7월 6일에 출원된 미국 가출원 특허 제61/361,536호의 우선권을 주장한다.
TEM(Transmission electron microscopy)은 전자들의 빔이 얇은 샘플(sample)을 통하여 전달되는 기법으로서, 이때 상기 얇은 샘플은 전자들이 통하여 나갈 시에 시편(specimen)과 접촉한다. 고해상도 이미지는 시편을 통하여 전달된 전자들의 상호 작용으로부터 형성될 수 있다. 얇은 샘플은 몇 나노 미터의 두께를 가질 수 있다.
TEM 샘플의 준비는 샘플 홀더 소자에 연결된 샘플을 수용하거나 제조부터 시작될 수 있다. 샘플 및 샘플 홀더 소자의 조합은 이온이 밀링되기 전에, 초기 샘플로 칭해진다.
샘플 홀더 소자는 조작기에 의해 유지될 수 있는 몇 미크론보다 훨씬 두껍다. 샘플 홀더 소자는 샘플에 접착될 수 있거나 연결될 수 있다. 샘플의 에지 영역(edge area) 또는 샘플의 에지 영역 근처의 영역은 기계적인 처리에 의해 얇아질 수 있고, 그 후에 전자들에 대해 투과성을 가질 수 있고 TEM 샘플로서 사용될 수 있는 매우 얇은 영역을 제공하기 위해, 이온 밀러(ion miller)에 의해 더 얇아질 수 있다.
도 1은 종래 기술의 초기 샘플(21)을 도시한다. 초기 샘플(21)은 샘플 홀더 소자(29) 및 샘플(28)을 포함한다. 샘플 홀더 소자(29)는 반원형으로 형상된다. 샘플 홀더 소자(29)의 선형 에지는 샘플(28)의 제 1 에지에 연결된다. 샘플(28)의 상부부는 기-박형 영역(pre-thinned area)(21(2))을 제공하기 위해 얇아지고, 상기 기-박형 영역은 에지(25)에서 종결된다.
기-박형 영역(21(2))은 깊이(높이)(21(7)) 및 폭(21(3))을 가진다. 기-박형 영역(21(2))은, 타깃(target)(21(5))을 포함한 관심 영역(area of interest)(21(4))을 포함하고, 이때 상기 타깃은 TEM 샘플에 포함되어야 한다.
TEM에 대해 얇은 샘플을 발생시키는 방법 및 시스템을 제공할 필요가 커지고 있다.
본 발명의 실시예에 따라서, 샘플을 준비하는 방법이 제공될 수 있다. 상기 방법은:
a. 조작기가 마스크(mask) 및 초기 샘플을 수용하는 단계,
b. 상기 초기 샘플의 에지 영역의 제 1 측 및 상기 마스크가 이미징 장치(imaging device)를 향하도록, 상기 조작기가 상기 마스크 및 상기 초기 샘플을 상기 이미징 장치 앞으로 위치시키는 단계,
c. 상기 마스크가 상기 초기 샘플의 에지 영역의 마스크된 부분을 마스크하도록, 상기 조작기가 상기 마스크 및 상기 초기 샘플을 정렬시키면서, 상기 초기 샘플의 에지 영역의 노출된 부분을 언마스크로(unmasked) 유지시키는 단계(상기 정렬시키는 단계는 상기 이미징 장치로 상기 초기 샘플 및 상기 마스크의 이미지들을 획득하는 단계를 포함할 수 있음),
d. 상기 초기 샘플의 에지 영역의 제 1 측 및 상기 마스크가 이온 밀러(ion miller)를 향하도록, 상기 조작기가 상기 마스크 및 상기 초기 샘플을 상기 이온 밀러 앞으로 위치시키면서, 상기 마스크와 상기 초기 샘플 사이의 공간적 관계(spatial relationship)를 변화시키지 않도록 하는 단계,
e. 부분적으로 밀링된 샘플을 제공하도록, 상기 이온 밀러가 상기 초기 샘플의 에지 영역의 노출된 부분을 밀링하면서, 상기 마스크로 마스크된 부분을 마스킹하는 단계,
f. 상기 초기 샘플의 에지 영역의 제 2 측 및 상기 마스크가 상기 이미징 장치를 향하도록, 상기 조작기가 상기 마스크 및 상기 초기 샘플을 상기 이미징 장치 앞에 위치시키는 단계(상기 제 2 측은 상기 제 1 측과는 다르고, 상기 제 1 측 및 제 2 측은 상기 에지 영역의 측들과 반대에 위치될 수 있음),
g. 상기 마스크가 상기 부분적으로 밀링된 샘플의 에지 영역의 마스크된 부분을 마스크하도록, 상기 조작기가 상기 마스크 및 상기 초기 샘플을 정렬시키면서, 상기 부분적으로 밀링된 샘플의 에지 영역의 노출된 부분을 언마스크로 유지시키는 단계(상기 정렬시키는 단계는 상기 이미징 장치로 상기 부분적으로 밀링된 샘플 및 상기 마스크의 이미지들을 획득하는 단계를 포함할 수 있음),
h. 상기 부분적으로 밀링된 샘플의 에지 영역의 제 2 측 및 상기 마스크가 상기 이온 밀러를 향하도록, 상기 조작기가 상기 마스크 및 상기 부분적으로 밀링된 샘플을 상기 이온 밀러 앞으로 위치시키면서, 상기 마스크와 상기 부분적으로 밀링된 샘플 사이의 공간적 관계를 변화시키지 않도록 하는 단계,
i. 밀링된 샘플을 제공하도록, 상기 이온 밀러가 상기 부분적으로 밀링된 샘플의 에지 영역의 노출된 부분을 밀링하면서, 상기 마스크로 마스크된 부분을 마스킹하는 단계
를 포함할 수 있다.
상기 마스크 및 상기 초기 샘플을 상기 이온 밀러 앞으로 위치시키는 단계는 상기 조작기가 상기 마스크 및 상기 초기 샘플을 회전시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 부분적으로 밀링된 샘플의 에지 영역의 노출된 부분을 밀링하는 단계는 상기 밀링하는 동안, 상기 이미징 장치의 전송 검출기가 상기 밀링된 샘플의 에지 영역의 두께를 모니터링하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은, 상기 부분적으로 밀링된 샘플의 에지 영역의 밀링 동안 얻어진 두께의 피드백 정보에 기반하여 상기 마스크와 상기 부분적으로 밀링된 샘플 사이의 공간적 관계를 변화시키는 단계를 포함할 수 있다. 이로써, 상기 마스크는 마스크 영역의 이전에 마스크된 영역을 노출하기 위해 이동되어 상기 이전에 마스크된 영역을 제거시킴으로써, 상기 에지 영역을 요구된 두께로 얇게 할 수 있다.
상기 방법은, 상기 부분적으로 밀링된 샘플의 밀링 후에 얻어진 두께의 피드백 정보에 기반하여 상기 마스크와 상기 부분적으로 밀링된 샘플 사이의 공간적 관계를 변화시키는 단계를 포함할 수 있다. 이로써, 상기 마스크는 마스크 영역의 이전에 마스크된 영역을 노출하기 위해 이동되어 상기 이전에 마스크된 영역을 제거시킴으로써, 상기 에지 영역을 요구된 두께로 얇게 할 수 있다.
상기 이미징 장치 광학 축은 밀링 툴 광학 축(milling tool optical axis)과 수직을 이룰 수 있다. 상기 조작기는 상기 마스크 및 상기 초기 샘플을 90도 만큼 회전시켜서 상기 이온 밀러를 향하도록 할 수 있다.
상기 방법은:
a. 상기 초기 샘플의 에지 영역의 제 1 측 및 상기 마스크가 상기 이미징 장치의 광학 축과 수직을 이루도록, 상기 조작기가 상기 마스크 및 상기 초기 샘플을 위치시키는 단계,
b. 상기 초기 샘플의 에지 영역의 제 1 측 및 상기 마스크가 이온 밀러의 광학 축과 수직을 이루도록, 상기 조작기가 상기 마스크 및 상기 초기 샘플을 상기 이온 밀러 앞으로 위치시키는 단계,
c. 상기 초기 샘플의 에지 영역의 제 2 측 및 상기 마스크가 상기 이미징 장치의 광학 축과 수직을 이루도록, 상기 조작기가 상기 마스크 및 상기 초기 샘플을 상기 이미징 장치 앞으로 위치시키는 단계, 및
d. 상기 부분적으로 밀링된 샘플의 에지 영역의 제 2 측 및 상기 마스크가 상기 이온 밀러의 광학 축과 수직을 이루도록, 상기 조작기가 상기 마스크 및 상기 부분적으로 밀링된 샘플을 상기 이온 밀러 앞으로 위치시키는 단계
를 포함할 수 있다.
상기 초기 샘플의 에지 영역은 적어도 1 마이크로(at least one micros)의 두께를 가질 수 있고, 상기 밀링된 샘플의 에지 영역의 두께는 50 나노미터를 초과하지 않는다.
상기 밀링하는 단계는 상기 샘플을 밀링하면서, 상기 이온 밀러의 광학 축 주위에서 밀링 빔을 회전시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은, 이온 밀링이 상기 부분적으로 밀링된 샘플의 에지 영역의 노출된 부분을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은, 상기 부분적으로 밀링된 샘플의 에지 영역의 두께에 기반하여 상기 부분적으로 밀링된 샘플의 에지 영역의 밀링을 정지하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은, 상기 이미징 장치의 전송 검출기가 상기 부분적으로 밀링된 샘플의 에지 영역의 두께를 모니터링하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은, 상기 이미징 장치의 전송 검출기에 의해 출력된 전류를, 전류 값과 두께 값 사이의 기정의된 관계(predefined relationship)에 비교하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은:
a. 상기 밀링된 샘플의 에지 영역의 제 1 측 및 상기 마스크가 상기 이미징 장치를 향하도록, 상기 조작기가 상기 마스크 및 상기 밀링된 샘플을 상기 이미징 장치 앞으로 위치시키는 단계,
b. 상기 마스크가 상기 밀링된 샘플의 에지 영역의 마스크된 부분을 마스크하도록, 상기 조작기가 상기 마스크 및 상기 밀링된 샘플을 정렬시키면서, 상기 밀링된 샘플의 에지 영역의 노출된 부분을 언마스크로 유지시키는 단계(상기 정렬시키는 단계는 상기 이미징 장치로 상기 밀링된 샘플 및 상기 마스크의 이미지들을 획득하는 단계를 포함할 수 있음),
c. 상기 밀링된 샘플의 에지 영역의 제 1 측 및 상기 마스크가 상기 이온 밀러를 향하도록, 상기 조작기가 상기 마스크 및 상기 밀링된 샘플을 상기 이온 밀러 앞으로 위치시키면서, 상기 마스크와 상기 밀링된 샘플 사이의 공간적 관계를 변화시키지 않도록 하는 단계,
d. 추가적으로 밀링된 샘플을 제공하도록, 상기 이온 밀러가 상기 밀링된 샘플의 에지 영역의 노출된 부분을 밀링하면서, 상기 마스크로 마스크된 부분을 마스킹하는 단계
를 포함할 수 있다.
상기 이미지들을 획득하는 단계는 이미징 장치로 실행될 수 있고, 상기 이미징 장치는 광학 장치, 스캐닝 전자 마이크로스코프(scanning electron microscope) 또는 광학 장치 및 스캐닝 전자 마이크로스코프의 조합물이다.
상기 방법은, 백스캐터형 전자 검출기(backscattered electron detector)가 상기 초기 샘플의 밀링 처리를 모니터링하는 단계; 및 전송 검출기가 상기 부분적으로 밀링된 샘플의 밀링 완료를 모니터링하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은, 상기 부분적으로 밀링된 샘플의 에지 영역의 원하는 두께에 이를 시에, 상기 부분적으로 밀링된 샘플의 밀링을 자동으로 정지시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따라서, 샘플 준비 시스템이 제공되고, 조작기, 이미징 장치; 및 이온 밀러를 포함할 수 있다.
a. 조작기는:
1. 마스크 및 초기 샘플을 수용하고,
2. 상기 초기 샘플의 에지 영역의 제 1 측 및 상기 마스크가 상기 이미징 장치를 향하도록, 상기 마스크 및 상기 초기 샘플을 상기 이미징 장치 앞으로 위치시키고,
3. 상기 마스크가 상기 초기 샘플의 에지 영역의 마스크된 부분을 마스크하도록, 상기 마스크 및 상기 초기 샘플의 정렬에 관여하면서, 상기 초기 샘플의 에지 영역의 노출된 부분을 언마스크로 유지시키고(상기 조작기가 요구된 위치로 상기 마스크 및 상기 초기 샘플을 위치시킬 시에, 상기 조작기는 정렬 처리에 관여하고, 상기 정렬 처리는 상기 초기 샘플 및 상기 마스크의 이미지들의 획득, 상기 이미지들의 처리 및 조작기로의 명령 제공(오퍼레이터(operator)로부터, 제어기로부터, 수동으로 또는 자동으로)을 더 필요로 할 수 있음),
4. 상기 초기 샘플의 에지 영역의 제 1 측 및 상기 마스크가 상기 이온 밀러를 향하도록, 상기 마스크 및 상기 초기 샘플을 이온 밀러 앞으로 위치시키면서, 상기 마스크와 상기 초기 샘플 사이의 공간적 관계를 변화시키지 않기 위해, 배치될 수 있다.
b. 상기 이온 밀러는, 부분적으로 밀링된 샘플을 제공하기 위해, 상기 초기 샘플의 에지 영역의 노출된 부분을 밀링하면서, 상기 마스크로 마스크된 부분을 마스킹하도록 배치될 수 있다.
c. 조작기는:
1. 상기 초기 샘플의 에지 영역의 제 2 측 및 상기 마스크가 상기 이미징 장치를 향하도록, 상기 마스크 및 상기 초기 샘플을 상기 이미징 장치 앞에 위치시키고(상기 제 2 측은 상기 제 1 측과는 다름),
2. 상기 마스크가 상기 부분적으로 밀링된 샘플의 에지 영역의 마스크된 부분을 마스크하도록, 상기 마스크 및 상기 부분적으로 밀링된 샘플의 정렬에 관여하면서, 상기 부분적으로 밀링된 샘플의 에지 영역의 노출된 부분을 언마스크로 유지시키고(상기 조작기가 요구된 위치로 상기 마스크 및 상기 부분적으로 밀링된 샘플을 위치시킬 시에, 상기 조작기는 정렬 처리에 관여하고, 상기 정렬 처리는 상기 부분적으로 밀링된 샘플 및 상기 마스크의 이미지들의 획득, 상기 이미지들의 처리 및 조작기로의 명령 제공(오퍼레이터(operator)로부터, 제어기로부터, 수동으로 또는 자동으로)을 더 필요로 할 수 있음),
3. 상기 부분적으로 밀링된 샘플의 에지 영역의 제 2 측과 상기 마스크가 상기 이온 밀러를 향하도록, 상기 마스크 및 상기 부분적으로 밀링된 샘플을 상기 이온 밀러 앞으로 위치시키면서, 상기 마스크와 상기 부분적으로 밀링된 샘플 사이의 공간적 관계를 변화시키지 않기 위해, 더 배치될 수 있다.
d. 상기 이온 밀러는, 밀링된 샘플을 제공하기 위해, 상기 부분적으로 밀링된 샘플의 에지 영역의 노출된 부분을 밀링하면서, 상기 마스크로 마스크된 부분을 마스킹하도록 더 구성될 수 있다.
e. 상기 이미징 장치는:
1. 상기 마스크 및 상기 초기 샘플의 정렬 동안 상기 초기 샘플 및 상기 마스크의 이미지들을 얻고,
2. 상기 마스크 및 상기 부분적으로 밀링된 샘플의 정렬 동안, 상기 부분적으로 밀링된 샘플 및 상기 마스크의 이미지들을 얻기 위해, 배치될 수 있다.
상기 이미징 장치는 광학 장치, 스캐닝 전자 마이크로스코프 또는 이들의 조합일 수 있다.
시스템 조작기는 상기 마스크 및 상기 초기 샘플이 상기 이온 밀러를 향할 때까지 상기 마스크 및 상기 초기 샘플을 회전시키기 위해 배치될 수 있다.
이미징 시스템은 전송 검출기를 포함할 수 있고, 상기 전송 검출기는 상기 부분적으로 밀링된 샘플의 에지 영역의 노출된 부분의 밀링 동안, 상기 부분적으로 밀링된 샘플의 에지 영역의 노출된 부분의 두께를 나타내는 검출 신호를 제공하기 위해 배치될 수 있다.
상기 조작기는 상기 부분적으로 밀링된 샘플의 에지 영역의 밀링 동안 얻어진 두께의 피드백 정보에 기반하여 상기 마스크와 상기 부분적으로 밀링된 샘플 사이의 공간적 관계를 변화시키기 위해 배치될 수 있다.
상기 시스템은 조작기를 포함하고, 상기 조작기는 상기 부분적으로 밀링된 샘플의 밀링 후에 얻어진 두께의 피드백 정보에 기반하여 상기 마스크와 상기 부분적으로 밀링된 샘플 사이의 공간적 관계를 변화시키기 위해 배치될 수 있다.
상기 이미징 장치 광학 축은 밀링 툴 광학 축과 수직을 이루고; 상기 조작기는 상기 마스크 및 상기 초기 샘플이 상기 이온 밀러를 향할 때까지, 상기 마스크 및 상기 초기 샘플을 회전시키기 위해 배치될 수 있다.
조작기는:
a. 상기 초기 샘플의 에지 영역의 제 1 측 및 상기 마스크가 상기 이미징 장치의 광학 축과 수직을 이루도록, 상기 마스크 및 상기 초기 샘플을 위치시키고,
b. 상기 초기 샘플의 에지 영역의 제 1 측 및 상기 마스크가 이온 밀러의 광학 축과 수직을 이루도록, 상기 마스크 및 상기 초기 샘플을 상기 이온 밀러 앞으로 위치시키고,
c. 상기 초기 샘플의 에지 영역의 제 2 측 및 상기 마스크가 상기 이미징 장치의 광학 축과 수직을 이루도록, 상기 마스크 및 상기 초기 샘플을 상기 이미징 장치 앞으로 위치시키고,
d. 상기 부분적으로 밀링된 샘플의 에지 영역의 제 2 측 및 상기 마스크가 상기 이온 밀러의 광학 축과 이루도록, 상기 마스크 및 상기 부분적으로 밀링된 샘플을 상기 이온 밀러 앞으로 위치시키기 위해, 배치될 수 있다.
상기 초기 샘플의 에지 영역은 적어도 1 마이크로의 두께를 가질 수 있고, 상기 시스템은, 상기 밀링된 샘플의 에지 영역의 두께가 50 나노미터를 초과하지 않을 때까지, 상기 밀링된 샘플의 에지 영역을 밀링하기 위해 배치될 수 있다.
상기 이온 밀러는 밀링을 하면서, 상기 이온 밀러의 광학 축 주위에서 밀링 빔을 회전시키기 위해 배치될 수 있다.
상기 이온 밀러는 상기 부분적으로 밀링된 샘플의 에지 영역의 노출된 부분을 제거하기 위해 배치될 수 있다.
상기 시스템은 제어기를 포함할 수 있고, 상기 제어기는 상기 부분적으로 밀링된 샘플의 에지 영역의 두께에 기반하여 상기 부분적으로 밀링된 샘플의 에지 영역의 밀링을 정지시키기 위해 배치될 수 있다.
상기 시스템은 전송 검출기를 포함할 수 있고, 상기 전송 검출기는 상기 부분적으로 밀링된 샘플의 에지 영역의 두께의 모니터링에 도움을 주기 위해 배치될 수 있다. 상기 전송 검출기는 상기 샘플의 에지 영역의 두께를 나타내는 검출 신호를 제공함으로써 모니터링에 도움을 줄 수 있다. 상기 검출 신호는 공지된 두께를 나타내고, 이로써, 에지 영역의 실제 두께를 검출하기 위해 처리될 수 있다.
상기 시스템은 제어기를 포함할 수 있고, 상기 제어기는 상기 이미징 장치의 전송 검출기에 의해 출력된 전류를, 전류 값과 두께 값 사이의 기정의된 관계에 비교하기 위해 배치될 수 있다.
상기 시스템은 상기 초기 샘플의 밀링 처리의 모니터링에 관여하기 위해 배치된 백스캐터형 전자 검출기; 및 상기 부분적으로 밀링된 샘플의 밀링 완료의 모니터링에 도움을 주기 위해 배치될 수 있는 전송 검출기를 포함할 수 있다.
상기 시스템은 제어기를 포함할 수 있고, 상기 제어기는 상기 부분적으로 밀링된 샘플의 에지 영역의 원하는 두께에 이를 시에, 상기 부분적으로 밀링된 샘플의 밀링을 자동으로 정지시키기 위해 배치될 수 있다.
상기 이온 밀러는 상기 밀링된 샘플의 에지 영역의 노출된 부분을 밀링하기 위해 더 배치될 수 있는 한편, 상기 마스크된 부분은 추가적인 밀링된 샘플을 제공하기 위해, 상기 마스크게 의해 마스크된다.
상기 조작기는:
a. 상기 밀링된 샘플의 에지 영역의 제 1 측 및 상기 마스크가 상기 이미징 장치를 향하도록, 상기 마스크 및 상기 밀링된 샘플을 상기 이미징 장치 앞으로 위치시키고,
b. 상기 마스크가 상기 밀링된 샘플의 에지 영역의 마스크된 부분을 마스크하도록, 상기 마스크 및 상기 밀링된 샘플의 정렬에 관여하면서, 상기 밀링된 샘플의 에지 영역의 노출된 부분을 언마스크로 유지시키고,
c. 상기 밀링된 샘플의 에지 영역의 제 1 측 및 상기 마스크가 상기 이온 밀러를 향하도록, 상기 마스크 및 상기 밀링된 샘플을 상기 이온 밀러 앞으로 위치시키면서, 상기 마스크와 상기 밀링된 샘플 사이의 공간적 관계를 변화시키지 않기 위해, 더 배치될 수 있다.
본 발명의 추가적인 상세한 설명, 양태 및 실시예들은 도면을 참조하여 단지 일례의 방식으로 기술될 것이다. 도면에서, 유사 참조 번호는 동일하거나 기능적으로 유사한 소자를 식별하기 위해 사용된다. 도면의 소자는 간단하고 명확하게 도시되었지만 반드시 축척에 맞게 도시되지는 않았다.
도 1은 종래 기술의 초기 샘플을 도시하고;
도 2는 본 발명의 실시예에 따라서, 정렬 단계 동안의 시스템의 일부를 도시하고;
도 3은 본 발명의 실시예에 따라서, 제 1 밀링 시퀀스(milling sequence) 동안 시스템의 일부를 도시하고;
도 4는 본 발명의 실시예에 따라서, 제 2 밀링 시퀀스 동안 시스템의 일부를 도시하고;
도 5는 본 발명의 실시예에 따라서, 밀링된 샘플을 도시하고;
도 6은 본 발명의 실시예에 따라서, 조작기를 도시하고;
도 7은 본 발명의 실시예에 따라서, 샘플 홀더, 초기 샘플 및 조작기의 일부를 도시하고;
도 8은 본 발명의 실시예에 따라서, 샘플 홀더를 도시하고;
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 시스템을 도시하고;
도 11a-11c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 시스템의 부분을 도시하고;
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 이온 밀러를 도시하고;
도 13a-13d는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 에어 록 어셈블리들(에어 록 assemblies)을 도시하고;
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 방법을 도시하고; 그리고
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 방법을 도시한다.
도 1은 종래 기술의 초기 샘플을 도시하고;
도 2는 본 발명의 실시예에 따라서, 정렬 단계 동안의 시스템의 일부를 도시하고;
도 3은 본 발명의 실시예에 따라서, 제 1 밀링 시퀀스(milling sequence) 동안 시스템의 일부를 도시하고;
도 4는 본 발명의 실시예에 따라서, 제 2 밀링 시퀀스 동안 시스템의 일부를 도시하고;
도 5는 본 발명의 실시예에 따라서, 밀링된 샘플을 도시하고;
도 6은 본 발명의 실시예에 따라서, 조작기를 도시하고;
도 7은 본 발명의 실시예에 따라서, 샘플 홀더, 초기 샘플 및 조작기의 일부를 도시하고;
도 8은 본 발명의 실시예에 따라서, 샘플 홀더를 도시하고;
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 시스템을 도시하고;
도 11a-11c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 시스템의 부분을 도시하고;
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 이온 밀러를 도시하고;
도 13a-13d는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 에어 록 어셈블리들(에어 록 assemblies)을 도시하고;
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 방법을 도시하고; 그리고
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 방법을 도시한다.
본 발명에서 앞서 말한 다른 목적, 특징 및 이점은 첨부된 도면을 함께 참조하면, 이하의 상세한 설명으로부터 보다 더 명백해질 것이다. 도면에서, 유사 참조 특성은 서로 다른 도면 모두를 통하여 유사 소자들을 나타낸다.
본 발명의 제시된 실시예들이 가장 중요한 부분이고, 기술 분야의 당업자에게 공지된 전자 구성요소 및 회로를 사용하여 실행되기 때문에, 상세한 설명은 본 발명의 개시로부터 불명확성 또는 혼란성을 피하기 위해, 본 발명의 개념으로 이해 및 인지에 대한 필요성을 간주한 것보다 더 확대하여 설명되지 않을 것이다.
용어 에지 영역은 그의 규칙적인 의미를 가질 수 있다. 에지에 근접한 영역으로 해석될 수 있거나 또는 에지에 의해 범위가 정해질 수 있다. 샘플의 에지 영역은 샘플의 에지에 근접할 수 있거나 에지에 의해 범위가 정해질 수 있다. 이는 타깃을 포함할 수 있다. 샘플의 에지 영역은 TEM 샘플을 형성하기 위해 이온 밀링에 의해 얇아질 수 있다. 밀링 후의 에지 영역의 두께는 51 나노미터 이하(below)일 수 있다. 그의 폭 및 길이는 일 이상의 미크론을 초과할 수 있지만, 다른 치수도 제공될 수 있다. 에지 영역은 사각형 형상을 가지는 것으로 도시되었지만, 그러나 이는 꼭 그럴 필요는 없고, 다른 형상을 가질 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따라서, 방법은 제공된다. 상기 방법은 다음을 포함한다:
a. 마스크를 발생 또는 수용하는 단계. 마스크는 정밀성이 높은 마스크를 제공하기 위해 마이크로-크리빙 처리(micro-cleaving process)에 의해 제조될 수 있다.
b. 몇 미크론의 두께(초기 샘플 에지와 유사함)를 가진 초기 샘플을 수용 또는 발생시키는 단계. 진술한 예의 도 1을 참조하면, 초기 샘플의 두께는 기-박형 영역(21(2))의 두께이다.
c. 조작기에 마스크 및 초기 샘플을 제공하는 단계. 진술한 예의 도 1을 참조하면, 조작기는 샘플 홀더 소자(29)를 보유한다.
d. 조작기를 사용하여 마스크 및 초기 샘플을 정렬하는 단계 및 스캐닝 전자 마이크로스코프, 광학 마이크로스코프 또는 이들의 조합물로 정렬 과정을 관찰하는 단계. 정렬 과정은 원하는 공간적 관계를 이룰 때까지 하나 이상의 축들을 따라 초기 샘플 및 마스크 중 하나 이상을 이동시키는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들면 - 정렬은 마스크 및 초기 샘플을 위치시키되, 이들이 서로 평행하고 마스크가 초기 샘플의 일부만 언마스크될 때까지 위치시키는 단계를 포함하고, 이때 상기 초기 샘플의 일부는 제거되어야 한다. 도 1의 초기 샘플을 참조하면, 마스크는, 마스크의 에지 영역이 에지(25)(X-축을 따름)에 평행하고 기-박형 영역의 절반 이상을 단지 마스크하도록, 위치될 수 있다. 기-박형 이미지의 정밀한 절반로부터의 약간의 편차(slight deviation)는 TEM 샘플의 예측된 폭의 약 절반이다. TEM 샘플은 기-박형 영역과 깊이가 동일할 수 있다. 대안으로 - 도 1의 마스킹 소자는 밀링을 실행하기 전에 적어도 부분적으로 제거될 수 있다.
e. 축 주위에서 마스크 및 초기 샘플을 회전시키면서, 마스크 및 초기 샘플이 이온 밀러를 향하도록 정렬을 유지시키는 단계. 마스크 및 초기 샘플은 이들이 이온 밀러의 시야에 위치되도록 이온 밀러를 향한다. 이들은 이온 밀러의 광학 축에 수직일 수 있지만, 그러나 광학 축으로부터 90 도와는 다른 각도로 배향될 수 있다. 이온 밀러가 밀링 처리 동안 조명 각도를 변화시킨다면, 이온 밀러의 광학 축은 서로 다른 밀링 각도의 기능으로 정의될 수 있다. 예를 들면, 광학 축은 서로 다른 밀링 각도의 평균치일 수 있다.
f. 이온 밀러로 초기 샘플의 에지 영역의 노출된 부분을 밀링시키는 단계를 포함하는 제 1 밀링 시퀀스를 실행시키는 단계. 이온 밀러는 이중 편향 기술에 의해 밀링되면서, 스캐닝 전자 마이크로스코프로 밀링을 관찰할 수 있다.
g. 부분적으로 밀링된 샘플의 에지 영역의 다른 측을 이온 밀러에 노출시키기 위해, 마스크 및 부분적인 밀링된 샘플(조작기에 의함) 사이의 공간적 관계를 변화시키는 단계.
h. 조작기, 및 스캐닝 전자 마이크로스코프 및 광학 마이크로스코프 중 적어도 하나를 사용함으로써 부분적으로 밀링된 샘플 및 마스크를 정렬시키는 단계. 마스크는 부분적으로 밀링된 샘플의 다른 측을 이온 밀링에 노출시키기 위해 정렬되고, 정렬은 조작기로 초기 샘플 및/또는 마스크를 이동시키는 단계를 포함할 수 있다.
i. 이온 밀러로 부분적으로 밀링된 샘플의 에지 영역의 다른 (이제 노출된) 부분을 밀링하는 단계를 포함하는 제 2 밀링 시퀀스를 실행하면서, 원하는 두께에 이를 때까지 스캐닝 전자 마이크로스코프로 밀링을 관찰하는 단계
시스템은 전제 밀링 처리 동안 실시간 모드로 연속적으로 샘플을 관측할 수 있고, 처리 정확성, 품질 및 종료의 자동 제어를 완벽하게 가질 수 있다.
도 2-4 및 10을 참조하면, 시스템(10)은 다음을 포함할 수 있다:
a. 조작기(100). 조작기(100)는 다수의 조작 소자를 다양한 단계에서 포함할 수 있다.
b. 이미징 장치, 예를 들면, 스캐닝 전자 마이크로스코프(SEM). SEM은, 예를 들면, 대물 렌즈(objective lens)(30), BSE 검출기(32), SE 검출기(34), TEM 검출기(33), 이뿐 아니라 전자 소스(electron source), 전자 광학기들 및 SEM 컬럼(column)(35)에 포함될 수 있는 다른 구성요소들을 포함할 수 있다.
c. 이온 밀러(40).
d. 시스템의 서로 다른 구성요소들을 제어하는 제어기(도 10의 99).
시스템(10)은 진공 시스템(90), 진공 챔버(91), 광학 마이크로스코프(92), 진동 방지 시스템(94), 베이스(base)(96), 에어-록(air-lock)(1300) 및 베이스 판(98)도 포함할 수 있다. 이온 빔 유닛(ion beam unit)(40)은 다양한 구성요소들(일부는 도 10 및 12에 도시됨), 예를 들면, Xe 공급 유닛(42) 및 이온 건(ion gun)(44)을 포함할 수 있다.
시스템(10)은 마스크(50)를 발생시키거나 수용할 수 있다. 마스크는 정밀성이 높은 마스크를 제공하기 위해 마이크로-클리빙에 의해 제조될 수 있다. 시스템이 마스크(50)를 발생시킨다면, 시스템은 마이크로-클리빙 유닛(미도시)을 포함한다.
도 6은 조작기(100) 및 에어-록(1300)의 공급 로드(공급 로드)(1305)의 일부를 도시한다.
조작기(100)는 주요 회전 스테이지(main rotating stage)(130) 상에 모두 위치된 2 개의 개별적인 서브유닛들(subunits)(110 및 120)을 포함한다.
제 2 서브유닛(120)은 샘플을 조작할 수 있고 마스크는 X, Y, Z 및 θ 스테이지들을 가질 수 있다. 도 6에서, 이러한 스테이지들은 다음과 같이 나타난다: X-스테이지(100(1)), Y-스테이지(100(2)), Z-스테이지(100(3)) 및 θ 스테이지(100(5)).
제 1 서브유닛(110)은 샘플을 조작할 수 있다 - 이는 마스크와 샘플 사이의 공간적 관계를 변화시킬 수 있다 - 예를 들면, 제 2 서브유닛(120)에 의해 도입된 이동에 대해 마스크를 이동시킴으로써 변화시킬 수 있다. 주목한 바와 같이, 각각의 마스크 및 샘플은 서브유닛들에 의해 이동될 수 있고, 이들 각각은 서로에 대해 이동할 수 있고, 스테이지들, 예를 들면, 회전 스테이지(130)를 공유하지 않는다.
제 1 서브유닛(110)은 X, Y, Z 및 θ 스테이지들을 가질 수 있다. 도 6 및 9 중 하나에서, 이러한 스테이지들은 다음과 같이 나타낸다: X-스테이지(100(11)), Y-스테이지(미도시), Z-스테이지(100(9)), 및 θ 스테이지(100(8)).
제 2 서브유닛(120)은 마스크를 조작할 수 있고, 또한 기술적인 액세서리들, 예를 들면, 마스크, 교정판(측정 판), 개구부들, 위치되는 타깃 등을 조작할 수 있다.
제 1 서브유닛(110)은 샘플 홀더(셔틀(shuttle)(103)이라고도 칭함)로부터 샘플 또는 기술적인 액세서리들을 수용할 수 있다. 셔틀(103)은, 상기 셔틀이 샘플 각도 스테이지(100(8)) 상에 위치될 때까지 이동될 수 있다.
스테이지들은 구조적인 소자들, 예를 들면, 101(1) - 101(5)에서 나타난 판들, 빔들, 레일들, 가이드라인들 등 사이에서 연결된다.
도 7은, 셔틀(103)에 의해 유지되고 마스크(50)에 의해 마스크된 초기 샘플(21)을 보다 더 상세하게 도시한다. 도 7은 또한 초기 샘플(21) 상에 위치된 고정된 개구 마스크(111)를 도시한다. 이온 빔은 고정된 개구 마스크(111)의 개구부를 통하여 나아가야 한다. 고정된 개구 마스크(111)는 이온 밀링으로부터 야기된 부대적인 손상(collateral damage)을 방지한다. 이는 초기 샘플(21)에 대해 고정된다. 도 7은 또한, 초기 샘플이 록 로드(lock load)로부터(에) 제공될 시에 초기 샘플(21)을 지지할 수 있는 소자(333)를 도시한다. 도 7은, 초기 샘플(21)이 셔트(103) 상에서 취해지고 위치된 후의 소자(333)를 도시한다.
도 8은 2 개의 공동 수직형 도브-테일들(co-perpendicular dove-tails)(1031 및 1032)을 포함한 셔틀(103)을 도시한다. 셔틀(103)은 또한, 2 개의 공간을 두고 이격된 블럭들(1033 및 1034)을 포함하고, 상기 블럭들은 이들 사이의 좁은 고간에서 샘플(21)을 유지시킨다. 도 9는 다양한 구조적인 소자들, 이뿐 아니라 조작기 엔진들(131)을 도시한다.
도 2를 참조하면, 검출기(32) 및/또는 검출기(34)를 사용한 스캐닝 전자 마이크로스코프는 초기 샘플(21)과 마스크(50) 사이의 정렬 처리를 모니터하기 위해 사용된다.
정렬 처리는 마스크(50) 및 초기 샘플(21)을 정렬하는 것을 포함할 수 있어서, (a) 이들은 서로 평행하거나(이들 모두는 수평을 하고 있을 수 있음) 다른 방식으로 위치되고, (b) 마스크(50)의 에지 영역은 제 1 밀링 시퀀스 동안 밀링이 된 후에, 초기 샘플(21)의 원하는 밀링된 에지를 나타내는 가상선 상에 직접 위치된다. 이 가상선은 밀링된 샘플(21)의 중심으로부터 몇 나노미터 떨어져 위치될 수 있다. 파선(55)은, 마스크(50)가 정렬 처리의 마지막에서 수평을 하고 있는 것을 도시한다. 초기 샘플(21)의 에지(25) 상에 있는 마스크(50)의 에지(53)의 궤도 및 초기 샘플(31)의 중심(22) 사이의 거리(D 23)는 몇 나노미터이다. 이는 밀링된 샘플의 최종 두께의 약 절반이다.
마스크가 이온 밀러와 초기 샘플(21) 사이에 위치된다면, 이(마스크)는 이온 밀러가 초기 샘플의 기-정의된 마스크된 부분을 밀링하지 못하게 하면서, 이온 밀러가 초기 샘블의 기-정의된 노출 부분을 밀링하도록 하는 것을 확보하기 위하여, 정렬 처리가 이루어진다.
정렬 처리가 마스크(50)에서 종료되고 초기 샘플(21)이 이동된다(예를 들면 - 회전되고). 회전은 축(예를 들면-약 X 축) 주위에서 주요 회전 스테이지(130)에 의해 실행되면서, 변화되지 않은 초기 샘플(21)과 마스크(50) 사이의 공간적 관계를 유지시킬 수 있다. 이동(회전)은, 마스크(50) 및 초기 샘플(21)이 이온 밀러(40)를 향한다면 정지될 수 있다.
이온 밀러(40)는 제 1 밀링 시퀀스를 실행하고, 상기 제 1 밀링 시퀀스는 이중 편향으로 초기 샘플(21)의 에지 영역의 노출된 부분을 밀링하면서, 스캐닝 전자 마이크로스코프(검출기(32) 및/또는 검출기(34) 사용)로 밀링을 관찰하는 것을 포함할 수 있다. 밀링은 부분적으로 밀링된 샘플(도 4의 21'로 나타남)의 밀링된 측(도 4의 24로 나타남)을 제공하기 위해 일 측 상에서 초기 샘플(21)의 기-박형 영역을 더 얇게 할 수 있다. 이온 빔(42)은 X-Y 평면 내에서 편향될 수 있지만, 이는 반드시 그런 것은 아니다.
초기 샘플의 일 측이 밀링된 후(부분적으로 밀링된 샘플(21')을 제공함), 조작기(100)는, 부분적으로 밀링된 샘플(21')의 에지 영역의 타 측을 이온 밀러(40)에 노출시키기 위해, 마스크(50)와 부분적으로 밀링된 샘플(21') 사이의 공간적 관계를 변화시킨다. 이는 부분적으로 밀링된 샘플(21')을 그의 축(112) 주위에서 샘플 회전 스테이지(100(8))에 의해 회전하는 것을 포함할 수 있고, 또한 마스크(50)의 높이를 변화시키는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따라서, 공간적 관계의 변화는 정렬 처리 동안 제어되고, 상기 정렬 처리 동안에 이미징 시스템은 마스크의 이미지를 획득하고, 부분적으로 밀링된 샘플은 원하는 정렬이 획득되는 것을 확보한다. 정렬은, 상기 마스크 및 부분적으로 밀링된 샘플이 이미징 시스템을 향할 때까지, 이들을 이동시켜(예를 들면-회전) 정렬을 실행하고, 그 후에 상기 마스크 및 부분적으로 밀링된 샘플이 이온 밀러를 향할 때까지, 이들을 이동시킴으로써(예를 들면-회전), 진행될 수 있다.
공간적 관계가 변화된 후에, 이온 밀러(40)는 제 2 밀링 시퀀스를 실행하고, 상기 제 2 밀링 시퀀스는 부분적으로 밀링된 샘플(21')의 에지 영역의 다른 부분(이제 노출됨)을 밀링하면서, 원하는 두께에 이를 때까지 스캐닝 전자 마이크로스코프로, 그리고 (선택적으로 - 부분적으로 밀링된 샘플이 전자들에 대해 부분적으로 투과성을 가지기 시작할 시에) TEM 또는 STEM 검출기(33)로 밀링을 관찰하는 것을 포함한다. 밀링 처리는, 밀링된 샘플의 두께가 원하는 두께에 이른다는 것을 TEM 검출기(33)를 통하여 나타낼 시에, 자동으로 정지될 수 있다.
시스템(10)은 신축가능한(retractable) BSE 검출기, SE 검출기 또는 이들의 조합물을 포함할 수 있다. 고속 스퍼터링 속도(high sputtering rate)로 초기 이온 밀링을 하는 동안, 샘플의 관측은, 대물 렌즈(30)의 폴부들(pole pieces) 아래에 위치된 바와 같이, 도 2에 도시된 신축가능한 BSE 검출기(32)에 의해 이루어질 수 있다.
샘플이 입사하는 주요 전자들에 대해 투과성을 가지지 않을 시에, 이온 밀링의 중간 스테이지들에서 고해상도 이미지들을 얻기 위해서, SE 검출기(34) 및 BSE 검출기(32)의 조합은 사용될 수 있다.
샘플이 주요 전자들에 대해 투과성을 가질 시에, 이온 밀링의 최종 스테이지들에서 고해상도 이미지들을 얻기 위해, 전송(TE) 검출은 사용된다. 샘플 정렬 처리를 위한 타깃 식별은 3 개의 상술된 검출기들; SE, BSE 및 TE의 조합에 의해 오퍼레이터에 의해 실행될 수 있다.
밀링된 샘플(21")의 최종 두께는 전송(TE) 검출기(33)로부터 출력 전류의 계측에 의해 판별될 수 있다. 이러한 출력 전류 대 샘플 두께의 측정 곡선들은 샘플의 서로 다른 물질 구성에 대해 기정의된 분석 조건을 위해 계산될 수 있다. 상기와 같은 곡선의 예는 도 11에 도시된다. 이러한 곡선들은 검출기의 추가적인 출력이고, 데이터는 밀링 처리를 자동으로 종료시킨다. 두께 맵(thickness map)은 최종 TEM 샘플과 함께 제공될 수 있다.
SE 검출기(34)는 에버하트-토른레이(Everhart-Thornley) 유형의 검출기일 수 있고, 이 유형의 검출기는 신틸레이터(scintillator) 및 포토-멀티플라이어(photo-multiplier)의 조합을 포함한다. SE 검출기(34)는 시스템 챔버의 측벽 상에 장착될 수 있다. SE 검출기(34)는 전류 모드로 동작할 수 있다. 이온 밀링 동안, SE 검출기(34)는 보호 셔터(protective shutter)(35)에 의해 보호된다. 도 2는 대물 렌즈(30)의 우측에 위치된 바와 같이, SE 검출기(34)를 도시하지만, 그러나 이는 꼭 필요한 것은 아니다.
BSE 검출기(32)는 고체 상태의 반도체 검출기일 수 있고, 상기 검출기는 대물 렌즈(30)의 폴부들 아래에 위치될 수 있어서, 그의 수축을 가능케 하여 매우 짧은 작동 거리가 필요하게 될 시에 고해상도 관찰 모드를 얻을 수 있다. BSE 검출기(32)는 전류 모드로 동작될 수 있다. BSE 검출기(32)는 샘플 표면의 관찰을 위해 이동 밀링을 하는 동안 사용될 수 있다.
TE 검출기(33)는 3 개의 독립적인 부분들을 포함하고, 상기 독립적인 부분들은 서로 전기적으로 절연될 수 있다. 제 1 부분 - 제 1 명시야(bright field)로 칭한다. TE 검출기(33(1))는 샘플 아래의 마이크로스크프 주축 상에 위치된 디스크일 수 있다. 이는 작은 각도로 확산되는 전달된 전자들의 검출을 전용적으로 하기 위한 것이다. 제 2 부분은 제 2 명시야로 칭한다. TE 검출기((33)(2))는 제 1 명시야 TE 검출기와 함께 같은 축을 가진 링을 나타낸다. 이는, 작은 각도이기 하지만 제 1 명시야 TE-검출기를 위한 것보다 큰 각도로 확산되는 전달된 전자들의 검출을 전용적으로 하기 위한 것이다. 제 3 부분 - 암시야(dark field)로 칭한다. TE 검출기(33)(3)는 제 2 명시야 TE 검출기와 함께 같은 축을 가진 링을 나타낸다. 이는, 상대적으로 큰 각도로 확산되는 전달된 전자들의 검출을 전용적으로 하기 위한 것이다. 이러한 3 개의 TE 검출기 부분들 모두는 고체 상태의 반도체 검출기들이고, 약 1과 동일한 원자수 해상도(atomic number resolution)를 가질 수 있고, 전류 모드로 작동될 수 있다. 이온 밀링 동안, TE 검출기(33)는 보호 셔터 패러데이컵(Faraday cup)에 의해 보호될 수 있고, 이때 상기 보호셔터 패러데이컵은 샘플(21) 아래의 마이크로스코프 주축 상에서 그의 상부 상에 위치된다. 처리된 샘플의 두께 계측에 대한 TE-검출기의 차후 측정을 제공하기 위해, 전자 프로브 전류(electron probe current)를 전용적으로 계측하기 위한 것일 수 있다.
주목한 바와 같이, 검출기들의 수, 이들의 위치, 검출기들의 유형 및 각 검출기의 부분의 수(이뿐 아니라 이들의 크기 및 형상)는 상기에서 도시된 예와는 다를 수 있다.
도 11a-11c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 조작기(100)를 도시한다. 도 11a는 조작기(100)의 정면도이다. 도 11b는 조작기(100)의 상부도이고, 도 11c는 조작기(100)의 측면도이며, 도 11d는 본 발명의 실시예에 따른 모든 조작기(100)의 3 차원 도면이다.
조작기(100)는 2 개의 개별적인 서브유닛들(110 및 120)을 포함할 수 있고, 상기 서브유닛들 모두는 주요 회전 스테이지(130) 상에 위치된다. 회전 스테이지(130)는 엔진들(130(1) - 130(4))에 의해 개별화되고 가동된다.
제 2 서브유닛(120)은 샘플 및 마스크를 조작할 수 있고, X, Y, Z 및 θ 스테이지들을 가질 수 있다. 도 6에서, 이러한 스테이지들은 다음과 같이 나타난다: X-스테이지(100(1)), Y-스테이지(100(2)), Z-스테이지(100(3)) 및 θ 스테이지(100(5)).
제 1 서브유닛(110)은 샘플을 조작할 수 있다 - 이는 마스크와 샘플 사이의 공간적 관계를 변화시킬 수 있다 - 예를 들면, 제 2 서브유닛(120)에 도입된 이동에 대해 마스크를 이동시킴으로써 변화시킬 수 있다. 주목한 바와 같이, 각각의 마스크 및 샘플은 서브유닛들에 의해 이동될 수 있다 - 서브 유닛들 각각은 서로에 대해 이동할 수 있지만, 스테이지들, 예를 들면 회전 스테이지(130)를 공유할 수는 없다.
제 1 서브유닛(110)은 X, Y, Z 및 θ 스테이지들을 가질 수 있다. 도 6 및 9 중 하나에서, 이러한 스테이지들은 다음과 같이 나타낸다: X-스테이지(100(11)), Y-스테이지(미도시), Z-스테이지(100(9)), 및 θ 스테이지(100(8)).
제 2 서브유닛(120)은 마스크를 조작할 수 있고, 또한 기술적인 액세서리들, 예를 들면, 마스크, 측정 판, 개구부들, 위치되는 타깃 등을 조작할 수도 있다.
제 1 서브유닛(110)은 샘플 홀더(셔틀(103)이라고도 칭함)로부터 샘플 또는 기술적인 액세서리들을 수용할 수 있다. 셔틀(103)은, 상기 셔틀이 샘플 각도 스테이지(100(8)) 상에 위치될 때까지 이동될 수 있다.
스테이지들은 구조적인 소자들, 예를 들면, 101(1) - 101(5)에서 나타난 판들, 빔들, 레일들, 가이드라인들 등 사이에서 연결된다.
도 12를 참조하면, 이온 밀러(40)(이온 스퍼터링 시스템(ion sputtering system)이라고도 칭함)는 다음의 성능 및 자유도(degrees of freedom)를 가질 수 있다:
a. 고속 벌크 제거(quick bulk removal)가 처리를 강화시키도록 하는 넓은 범위의 이온 에너지 제어, 및 처리된 샘플의 최고 레벨의 최종 품질을 제공하기 위한 젠틀 밀링 모드(gentle milling mode).
b. 단축 처리 지속 기간 동안의 높은 이온 전류 밀도.
c. 샘플의 균일한 처리를 제공하기 위해 빔 단면을 따른 이온 전류 균일성의 제어.
d. 샘플 표면의 선택적인 밀링을 피하기 위한 샘플 표면에 대한 빔의 가변 입사 각도.
e. 다양한 적용 및 기술적인 모드들을 제공하기 위한 빔 형상 및 크기의 제어.
f. 샘플 처리의 균일성을 위한 빔 맥동(beam pulsating).
g. 샘플 처리의 특정 영역을 제공하기 위한 정확한 빔의 위치 설정.
h. 샘플 처리의 균일성을 위한 직교 방향의 빔 스캐닝.
i. 샘플 처리의 균일성을 위한 관심 영역 주위의 Eu-센트릭 빔 회전(Eu-centric beam rotation)
이온 밀러(40)는 다음을 포함할 수 있다:
a. 플라즈마를 점화시키기 위한 듀오-플라즈마트론 이온 소스(Duo-plasmatron ion source).
b. 플라즈마로부터 Xe+ 이온 빔을 추출하고 수집하는 빔 형성 모듈.
c. 처리된 샘플을 향해 이온 빔을 포커싱하고 나가도록 하는 최종 광학기들.
d. 일정하고 규정된 압력의 자동 가스 전달을 제공하기 위한 Xe 가스 공급 시스템.
e. 플라즈마 점화 및 이온 빔 형성을 위해 이온 소스로 가스의 계량 양의 자동 공급을 제공하는 누출-밸브.
f. 이온 스퍼터링 시스템의 자동 제어를 제공하기 위한 전자 장치들 및 전원 공급부들.
도 12는 이온 밀러(40)를 도시하고, 상기 이온 밀러는 이온 빔 소스 어셈블리(40(1)), 비-이온화된 입자 공급 어셈블리(40(2)), 이온 빔 추출기 어셈블리(40(3)), 이온 빔 포커싱 어셈블리(40(4)), 이온 빔 편향 서브어셈블리(40(5)), 이온 빔 제 1 편향 어셈블리(40(6)), 및 이온 빔 제 2 편향 어셈블리(40(7))를 포함한다.
이온 빔 소스 어셈블리(40(1))는 비-이온화된 입자 공급 어셈블리(40(2))에 의해 공급되고, 이온 빔 추출기 어셈블리(40(3))는 이온 밀러의 광학 축(41)을 따라 전파되는 이온 빔을 출력한다. 이온 빔 포커싱 어셈블리(40(4))는 이온 빔을 포커싱하고, 포커싱된 이온 빔을 이온 빔 제 1 편향 어셈블리(40(6))로 공급하고, 이때 상기 이온 빔 제 1 편향 어셈블리는 이온 빔을 회전시키고, 이온 밀러의 광학 축으로부터 공간을 두고 이격된 방향을 따라서 상기 이온 빔을 향하게 함으로써, 편향되고 회전된 이온 빔(41(2))을 제공할 수 있다. 이온 빔 제 2 편향 어셈블리(40(7))는 광학 축을 향하여 회전 이온 빔을 나가게 하면서, 이온 빔(41(3))의 회전을 유지시킨다. 회전은 밀링 각도를 끊임없이 변화시키고, 보다 매끄러운 밀링된 샘플을 제공한다.
이온 밀러의 비제한적인 예는 본원에 참조로서 병합되는, "Directed Multi-Deflected Ion Beam Milling of a Work Piece and Determining and Controlling Extent Thereof"이라는 명칭을 가진 미국 특허 출원 공보 제2008/0078750A1호에서 제공된다.
도 13a-13d를 참조하면, 시스템은 에어-록(1300)을 가진다. 도 13a는 본 발명의 실시예에 따라서 진공 챔버(91)의 벽(91(1)) 및 에어 록(1300)의 개략적인 단면이다.
도 13b는 본 발명의 실시예에 따라서, 에어 록(1300), 진공 챔버(91) 및 조작기(100)의 상부도이다. 도 13b는, 공급 로드(feeding rod)에 의해 지지된 샘플이 진공 챔버(91)에 들어가기 전의 에어 록을 도시한다.
도 13c는 본 발명의 실시예에 따라서, 에어 록(1300), 진공 챔버(91) 및 조작기(100)의 단면도이다. 도 13c는, 공급 로드에 의해 지지된 샘플이 진공 챔버(91)에 들어가기 전에 에어 록을 도시한다.
도 13d는 본 발명의 실시예에 따라서, 에어 록(1300), 진공 챔버(91) 및 조작기(100)의 단면도이다. 도 13d는, 공급 로드에 의해 지지된 샘플이 진공 챔버(91)에 위치될 시의 에어 록을 도시한다.
에어 록(1300) 기능은, 진공 챔버(91)의 배출(venting) 없이, 수많은 샘플들 및 기술적인 액세서리들, 예를 들면, 마스크, 측정 판, 개구부들, 위치되는 타깃 등을 진공 챔버(도 10의 91로 나타냄)로 로딩/언로딩(loading/unloading)하도록 한다.
에어 록(1300)은 다음을 포함한다:
a. 공급 시스템으로부터/으로(및 조작기를 둘러싼 진공 챔버로부터/로) 샘플들 및 기술적인 액세서리들을 로딩/언로딩하기 위한, 주요 하우징(1330) 상의 슬라이딩 밀봉 커버(sliding sealing cover)(1320)를 구비한 로딩 개구부(1310).
b. 추가적인 에어-록의 배출 없이, 3-5 개의 샘플들 및 기술적인 액세서리들, 예를 들면, 마스크, 측정 판, 개구부들, 위치 타깃 등을 진공 챔버로 로딩하도록 하는 공급 로드(1305)를 포함한 공급 시스템. 공급 로드의 인터페이스 부분(interface part)(드럼(drum))은 그의 기준 셔틀 적재 샘플 또는 기술적인 액세서리 상에 장착되는 수많은 도브-테일들을 가질 수 있다. 공급 로드(1305)는 그의 축 주위에서 회전될 수 있고, 수동으로 또는 모터로 이동될 수 있다.
c. 공급 시스템으로/으로부터 샘플들 및 기술적인 액세서리들을 로딩/언로딩하는 동안, 진공 챔버의 배출을 방지하기 위한 셧-오프 밸브(shut-off valve)(1350).
에어 록(1300)은, 셧-오프 밸브(1350)가 개방될 시에 공급 로드(1305)가 진공 챔버(91) 및 특히 진공 챔버(91)의 내부 공간(91(2))으로 들어가도록, 진공 챔버(91)의 벽(91(1))의 개구부에 근접하게 위치된다. 에어 록(1300) 및 특히 로딩 개구부(공간)는, 공급 로드(1305)가 진공 챔버에 들어가기 전에 진공화된다. 셧-오프 밸브(1350)가 폐쇄될 시에 에어 록(1300)은 가스가 진공 챔버(91)에 들어가지 못하도록 밀봉된다.
조작기(100)는 다음의 스테이지들을 포함할 수 있고, 이러한 스테이지들은 다음의 파라미터들에 의해 특징화될 수 있다:
주요 회전 스테이지(130):
액츄에이터 유형: 피에조 모터(Piezo motor)
액츄에이션 모드들: 스텝핑(stepping) & 스케닝
스트로크(stroke): min 120 degrees
최대 속도: 10 degrees/s
최대 가속: 1000 degrees/s^2
엔코더 폐쇄 루프를 이용한 위치 정확성(Positioning accuracy with encoder closed loop): 150 m°
해상도: 50 microns
제 1 서브유닛(110):
X-축(100(1))
액츄에이터 유형: 피에조 모터
액츄에이션 모드들: 스텝핑 & 스캐닝
스트로크: 30 mm
최대 속도: 5 mm/s
최대 가속: 1000 mm/s^2
엔코더 폐쇄 루프를 이용한 위치 정확성: 1000 nm
해상도: 1 nm
Y-축(100(2))
액츄에이터 유형: 피에조 모터
액츄에이션 모드들: 스텝핑 & 스캐닝
스트로크: 25 mm
최대 속도: 10 mm/s
최대 가속: 1000 mm/s^2
엔코더 폐쇄 루프를 이용한 위치 정확성: 1000 nm
해상도: 1 nm
Z-축(100(3))
액츄에이터 유형: 피에조 모터
액츄에이션 모드들: 스텝핑 & 스캐닝
스트로크: 30 mm
최대 속도: 5 mm/s
최대 가속: 1000 mm/s^2
엔코더 폐쇄 루프를 이용한 위치 정확성: 1000 nm
해상도: 1 nm
θ-축(축에 스루-홀(thru-hole)이 없을 수 있음)(100(5))
액츄에이터 유형: 피에조 모터
액츄에이션 모드들: 스텝핑 & 스캐닝
스트로크: 360 degrees
최대 속도: 45 degrees/s
최대 가속: 1000 degrees/s^2
엔코더 폐쇄 루프를 이용한 위치 정확성: 500 m°
해상도: 100 μ°
제 2 서브유닛(120):
X-축(100(11))
액츄에이터 유형: 피에조 모터
액츄에이션 모드들: 스텝핑 & 스캐닝
스트로크: 30 mm
최대 속도: 5 mm/s
최대 가속: 1000 mm/s^2
엔코더 폐쇄 루프를 이용한 위치 정확성: 1000 nm
해상도: 1 nm
Y-축(미도시)
액츄에이터 유형: 피에조 모터
액츄에이션 모드들: 스텝핑 & 스캐닝
스트로크: 25 mm
최대 속도: 10 mm/s
최대 가속: 1000 mm/s^2
엔코더 폐쇄 루프를 이용한 위치 정확성: 1000 nm
해상도: 1 nm
Z-축(100(9))
액츄에이터 유형: 피에조 모터
액츄에이션 모드들: 스텝핑 & 스캐닝
스트로크: 30 mm
최대 속도: 5 mm/s
최대 가속: 1000 mm/s^2
엔코더 폐쇄 루프를 이용한 위치 정확성: 1000 nm
해상도: 1 nm
R-축(100(8))
액츄에이터 유형: 피에조 모터
액츄에이션 모드들: 스텝핑 & 스캐닝
스트로크: 360 degrees
최대 속도: 45 degrees/s
최대 가속: 1000 degrees/s^2
엔코더 폐쇄 루프를 이용한 위치 정확성: 250 m°
해상도: 150 μ°
도 1 및 5를 참조하면, 초기 샘플 및 밀링된 샘플은 다음의 파라미터들에 의해 특징화될 수 있다:
입력 샘플 두께 20-30 microns
밀링된 샘플 두께 10-50 nm
관심 여역의 두께 변화 <5 nm
타깃 특징 주위의 박형 영역(관심 영역)
두께 <50 nm 10 X 5 μ
두께 <100 nm 30 X 10 μ
두께 <200 nm 100 X 15 μ
관심 영역의 국부화(localization) 5-10 nm
인공 레벨(Artifacts level)
비정질화(Amorphisation) <1 nm
점 결함(Point defects) <1 nm
Xe 오염물 <10-9 %
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 방법(1400)을 도시한다.
방법(1400)은 마스크를 수용 또는 발생하는 단계(1410)로 시작한다. 마스크는 정밀성이 높은 마스크를 제공하기 위해 마이크로-클리빙에 의해 발생될 수 있다. 마이크로-클리빙에 대한 예는 본원에 참조로서 병합되는 "Apparatus for cleaving crystals"이라는 명칭을 가진 US 특허 제6223961호에 나타난다.
단계(1410)에 이어, 단계(1420)는 도 1에 도시된 바와 같이, 몇 미크론의 두께(그의 에지와 유사함)를 가진 초기 샘플의 수용 또는 발생시키는 단계이다. 초기 샘플은 Camtek Ltd. of Israel의 ME3 툴에 의해 준비될 수 있다.
단계(1420)에 이어, 단계(1430)는 마스크 및 초기 샘플을 조작기에 제공하는 단계이다.
단계(1430)에 이어, 단계(1440)는 조작기, 및 스캐닝 전자 마이크로스코프 및 광학 마이크로스코프 중 적어도 하나를 사용함으로써, 마스크 및 초기 샘플(도 2)을 정렬시키는 단계이다. 마스크는 초기 샘플의 일 측을 이온 밀링에 노출하기 위해 정렬되고, 정렬은 조작기로 마스크 및/또는 초기 샘플을 이동시키는 것을 포함할 수 있다.
단계(1440)에 이어, 단계(1450)는 조작기로 마스크 및 초기 샘플을 이동시키면서(예를 들면 - 축 주위의 회전), 마스크 및 초기 샘플이 이온 밀러를 향하도록 정렬을 유지시키는 단계이다.
단계(1450)에 이어, 단계(1460)는 제 1 밀링 시퀀스(도 3)를 실행시키는 단계이고, 상기 제 1 밀링 시퀀스는 이중 편향으로 밀링을 실행하는 이온 밀러로 초기 샘플의 에지 영역의 노출된 영역을 밀링하면서, 스캐닝 전자 마이크로스코프로 밀링을 관찰하는 것을 포함하고, 밀링은 일 측 상에서 초기 샘플의 에지 영역을 얇게 하고, 제 1 밀링 시퀀스는 부분적으로 밀링된 샘플을 제공한다; 도 2는 마스크가 초기 샘플의 중심으로부터 몇 나노미터(D 23) 떨어지기 시작한 영역을 노출한 것을 도시한다.
단계(1460)에 이어, 단계(1470)는 부분적으로 밀링된 샘플의 에지 영역의 타 측을 이온 밀러에 노출시키기 위해, 마스크와 부분적으로 밀링된 샘플(조작기에 의함) 사이의 공간적 관계를 변화시키는 단계이다.
단계(1470)에 이어, 단계(1475)는 조작기, 및 스캐닝 전자 마이크로스코프 및 광학 마이크로스코프 중 적어도 하나를 사용함으로써, 마스크 및 부분적으로 밀링된 샘플을 정렬시키는 단계이다. 마스크는 부분적으로 밀링된 샘플의 타 측을 이온 밀링에 노출시키기 위해 정렬되고, 정렬은 조작기로 마스크 및/또는 초기 샘플을 이동시키는 것을 포함할 수 있다.
단계(1475)에 이어, 단계(1480)는 제 2 밀링 시퀀스(도 4)를 실행시키는 단계이고, 상기 제 2 밀링 시퀀스는 이온 밀러로 부분적으로 밀링된 샘플의 에지 영역의 다른 부분(이제 노출됨)을 밀링하면서, 원하는 두께에 이를 때까지 스캐닝 전자 마이크로스코프로, 그리고 (선택적으로 - 부분적으로 밀링된 샘플이 전자들에 대해 부분적으로 투과성을 가지기 시작할 시에) TEM 또는 STEM 검출기로 밀링을 관찰하는 것을 포함한다. 밀링된 샘플의 두께가 원하는 두께에 이른다는 것을 TEM 검출기(33)가 나타낼 시에, 밀링 처리는 자동으로 정지될 수 있다.
도 15는 본 발명의 실시예에 다른 방법(1500)을 도시한다.
방법(1400)은 마스크를 수용 또는 발생하는 단계(1410)로 시작한다. 마스크는 정밀성이 높은 마스크를 제공하기 위해 마이크로-클리빙에 의해 발생될 수 있다. 마이크로-클리빙에 대한 예는 본원에 참조로서 병합되는 "Apparatus for cleaving crystals"이라는 명칭을 가진 US 특허 제6223961호에 나타난다.
단계(1410)에 이어, 단계(1420)는 도 1에 도시된 바와 같이, 몇 미크론의 두께(그의 에지와 유사함)를 가진 초기 샘플의 수용 또는 발생시키는 단계이다. 초기 샘플은 Camtek Ltd. of Israel의 ME3 툴에 의해 준비될 수 있다.
단계(1420)에 이어, 단계(1430)는 마스크 및 초기 샘플을 조작기에 제공하는 단계이다.
단계(1430)에 이어, 단계(1440)는 조작기, 및 스캐닝 전자 마이크로스코프 및 광학 마이크로스코프 중 적어도 하나를 사용함으로써, 마스크 및 초기 샘플(도 2)을 정렬시키는 단계이다. 마스크는 초기 샘플의 일 측을 이온 밀링에 노출하기 위해 정렬되고, 정렬은 조작기로 마스크 및/또는 초기 샘플을 이동시키는 것을 포함할 수 있다.
단계(1440)에 이어, 단계(1450)는 조작기로 마스크 및 초기 샘플을 이동시키면서(예를 들면 - 축 주위의 회전), 마스크 및 초기 샘플이 이온 밀러를 향하도록 정렬을 유지시키는 단계이다.
단계(1450)에 이어, 단계(1460)는 제 1 밀링 시퀀스(도 3)을 실행시키는 단계이고, 상기 제 1 밀링 시퀀스는 이중 편향으로 밀링을 실행하는 이온 밀러로 초기 샘플의 에지 영역의 노출된 영역을 밀링하면서, 스캐닝 전자 마이크로스코프로 밀링을 관찰하는 것을 포함하고, 밀링은 일 측 상에서 초기 샘플의 에지 영역을 얇게 하고, 제 1 밀링 시퀀스는 부분적으로 밀링된 샘플을 제공한다; 도 2는 마스크가 초기 샘플의 중심으로부터 몇 나노미터(D 23) 떨어지기 시작한 영역을 노출한 것을 도시한다.
단계(1460)에 이어, 단계(1510)는, 마스크 및 초기 샘플이 이미징 장치를 향하도록, 조작기로 마스크 및 부분적으로 밀링된 샘플을 이동시키는 단계(예를 들면, 축 주위에서 회전하는 단계)이다.
단계(1510)에 이어, 단계(1520)는, 조작기, 및 스캐닝 전자 마이크로스코프 및 광학 마이크로스코프 중 적어도 하나를 사용함으로써, 마스크 및 부분적으로 밀링된 샘플을 정렬시키는 단계이다. 마스크는 부분적으로 밀링된 샘플의 타 측을 이온 밀링에 노출시키기 위해 정렬되고, 정렬은 조작기로 마스크 및/또는 초기 샘플을 이동시키는 것을 포함할 수 있다.
단계(1520)에 이어, 단계(1480)는 제 2 밀링 시퀀스(도 4)를 실행시키는 단계이고, 상기 제 2 밀링 시퀀스는 이온 밀러로 부분적으로 밀링된 샘플의 에지 영역의 다른 부분(이제 노출됨)을 밀링하면서, 원하는 두께에 이를 때까지 스캐닝 전자 마이크로스코프로, 그리고 (선택적으로 - 부분적으로 밀링된 샘플이 전자들에 대해 부분적으로 투과성을 가지기 시작할 시에) TEM 또는 STEM 검출기로 밀링을 관찰하는 것을 포함한다. 밀링된 샘플의 두께가 원하는 두께에 이른다는 것을 TEM 검출기(33)가 나타낼 시에, 밀링 처리는 자동으로 정지될 수 있다. 밀링된 샘플(또는 적어도 그의 밀링된 에지)는 SETM 또는 TEM에 의해 관측되는 타깃을 포함하여야 한다.
주목한 바와 같이, 도 14 및 15는 이중 밀링 처리 방법을 제시한 것으로, 상기 방법은 마스크와 샘플 사이의 공간적 관계를 변화시키고 마스크 및 샘플을 정렬시킴으로써 진행될 수 있는 2 개 이상의 밀링 단계를 포함할 수 있다.
각각의 상술된 방법의 결론은 타깃을 포함하고 TEM 또는 STEM 샘플이 되도록 전자들에 대한 투과성을 가지는 매우 얇은 관심 영역일 수 있다.
본 발명은 종래의 툴들, 방법론 및 구성요소들을 사용함으로써 실행될 수 있다. 이에 따라서, 상기 툴들, 구성요소 및 방법론에 상세한 설명은 본원에서 상세하게 기술되지 않았다. 이전의 설명에서, 수많은 특정 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해, 기술된다. 그러나, 본 발명이 특별하게 진술된 상세한 설명에 의존되지 않고 실행될 수 있다는 것을 인지하여야 한다.
단지 본 발명의 대표적인 실시예들 및 그의 기능성의 몇 예만이 본원에 제시되고 기술되었다. 본 발명이 다양한 다른 조합 및 환경에서 사용될 수 있고, 본원에 나타난 바와 같이, 독창적인 개념의 권리 범위 내에서 변화 또는 변형이 가능하다는 것을 이해하여야 한다.
Claims (38)
- 샘플을 준비하는 방법에 있어서, 상기 방법은:
조작기가 마스크 및 초기 샘플을 수용하는 단계;
상기 초기 샘플의 에지 영역의 제 1 측 및 상기 마스크가 이미징 장치를 향하도록, 상기 조작기가 상기 마스크 및 상기 초기 샘플을 상기 이미징 장치 앞으로 위치시키는 단계;
상기 마스크가 상기 초기 샘플의 에지 영역의 마스크된 부분을 마스크하도록, 상기 조작기가 상기 마스크 및 상기 초기 샘플을 정렬시키면서, 상기 초기 샘플의 에지 영역의 노출된 부분을 언마스크로 유지시키는 단계(상기 정렬시키는 단계는 상기 이미징 장치로 상기 초기 샘플 및 상기 마스크의 이미지들을 획득하는 단계를 포함함);
상기 초기 샘플의 에지 영역의 제 1 측 및 상기 마스크가 이온 밀러를 향하도록, 상기 조작기가 상기 마스크 및 상기 초기 샘플을 상기 이온 밀러 앞으로 위치시키면서, 상기 마스크와 상기 초기 샘플 사이의 공간적 관계를 변화시키지 않도록 하는 단계;
부분적으로 밀링된 샘플을 제공하도록, 상기 이온 밀러가 상기 초기 샘플의 에지 영역의 노출된 부분을 밀링하면서, 상기 마스크로 마스크된 부분을 마스킹하는 단계;
상기 초기 샘플의 에지 영역의 제 2 측 및 상기 마스크가 상기 이미징 장치를 향하도록, 상기 조작기가 상기 마스크 및 상기 초기 샘플을 상기 이미징 장치 앞에 위치시키는 단계(상기 제 2 측은 상기 제 1 측과는 다름);
상기 마스크가 상기 부분적으로 밀링된 샘플의 에지 영역의 마스크된 부분을 마스크하도록, 상기 조작기가 상기 마스크 및 상기 초기 샘플을 정렬시키면서, 상기 부분적으로 밀링된 샘플의 에지 영역의 노출된 부분을 언마스크로 유지시키는 단계(상기 정렬시키는 단계는 상기 이미징 장치로 상기 부분적으로 밀링된 샘플 및 상기 마스크의 이미지들을 획득하는 단계를 포함함);
상기 부분적으로 밀링된 샘플의 에지 영역의 제 2 측 및 상기 마스크가 상기 이온 밀러를 향하도록, 상기 조작기가 상기 마스크 및 상기 부분적으로 밀링된 샘플을 상기 이온 밀러 앞으로 위치시키면서, 상기 마스크와 상기 부분적으로 밀링된 샘플 사이의 공간적 관계를 변화시키지 않도록 하는 단계; 및
밀링된 샘플을 제공하도록, 상기 이온 밀러가 상기 부분적으로 밀링된 샘플의 에지 영역의 노출된 부분을 밀링하면서, 상기 마스크로 마스크된 부분을 마스킹하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 조작기가 상기 마스크 및 상기 초기 샘플을 상기 이온 밀러 앞으로 위치시키는 단계는 상기 조작기가 상기 마스크 및 상기 초기 샘플을 회전시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 이온 밀러가 상기 부분적으로 밀링된 샘플의 에지 영역의 노출된 부분을 밀링하는 단계는 상기 밀링하는 동안, 상기 이미징 장치의 전송 검출기가 상기 밀링된 샘플의 에지 영역의 두께를 모니터링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 부분적으로 밀링된 샘플의 에지 영역의 밀링 동안 얻어진 두께의 피드백 정보에 기반하여 상기 마스크와 상기 부분적으로 밀링된 샘플 사이의 공간적 관계를 변화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 부분적으로 밀링된 샘플의 밀링 후에 얻어진 두께의 피드백 정보에 기반하여 상기 마스크와 상기 부분적으로 밀링된 샘플 사이의 공간적 관계를 변화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
이미징 장치 광학 축은 밀링 툴 광학 축과 수직을 이루고,
상기 조작기가 상기 마스크 및 상기 초기 샘플을 상기 이온 밀러 앞으로 위치시키는 단계는 상기 조작기가 상기 마스크 및 상기 초기 샘플을 회전시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 방법은:
상기 초기 샘플의 에지 영역의 제 1 측 및 상기 마스크가 상기 이미징 장치의 광학 축과 수직을 이루도록, 상기 조작기가 상기 마스크 및 상기 초기 샘플을 위치시키는 단계;
상기 초기 샘플의 에지 영역의 제 1 측 및 상기 마스크가 이온 밀러의 광학 축과 수직을 이루도록, 상기 조작기가 상기 마스크 및 상기 초기 샘플을 상기 이온 밀러 앞으로 위치시키는 단계;
상기 초기 샘플의 에지 영역의 제 2 측 및 상기 마스크가 상기 이미징 장치의 광학 축과 수직을 이루도록, 상기 조작기가 상기 마스크 및 상기 초기 샘플을 상기 이미징 장치 앞으로 위치시키는 단계; 및
상기 부분적으로 밀링된 샘플의 에지 영역의 제 2 측 및 상기 마스크가 상기 이온 밀러의 광학 축과 수직을 이루도록, 상기 조작기가 상기 마스크 및 상기 부분적으로 밀링된 샘플을 상기 이온 밀러 앞으로 위치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 초기 샘플의 에지 영역은 적어도 1 마이크로의 두께를 가지고,
상기 밀링된 샘플의 에지 영역의 두께는 50 나노미터를 초과하지 않는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 밀링하는 단계는 밀링을 하면서, 상기 이온 밀러의 광학 축 주위에서 밀링 빔을 회전시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
이온 밀링이 상기 부분적으로 밀링된 샘플의 에지 영역의 노출된 부분을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 부분적으로 밀링된 샘플의 에지 영역의 두께에 기반하여 상기 부분적으로 밀링된 샘플의 에지 영역의 밀링을 정지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 11 항에 있어서,
상기 이미징 장치의 전송 검출기가 상기 부분적으로 밀링된 샘플의 에지 영역의 두께를 모니터링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 11 항에 있어서,
상기 이미징 장치의 전송 검출기에 출력된 전류를, 전류 값과 두께 값 사이의 기정의된 관계에 비교하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 밀링된 샘플의 에지 영역의 제 1 측 및 상기 마스크가 상기 이미징 장치를 향하도록, 상기 조작기가 상기 마스크 및 상기 밀링된 샘플을 상기 이미징 장치 앞으로 위치시키는 단계;
상기 마스크가 상기 밀링된 샘플의 에지 영역의 마스크된 부분을 마스크하도록, 상기 조작기가 상기 마스크 및 상기 밀링된 샘플을 정렬시키면서, 상기 밀링된 샘플의 에지 영역의 노출된 부분을 언마스크로 유지시키는 단계(상기 정렬시키는 단계는 상기 이미징 장치로 상기 밀링된 샘플 및 상기 마스크의 이미지들을 획득하는 단계를 포함함);
상기 밀링된 샘플의 에지 영역의 제 1 측 및 상기 마스크가 상기 이온 밀러를 향하도록, 상기 조작기가 상기 마스크 및 상기 밀링된 샘플을 상기 이온 밀러 앞으로 위치시키면서, 상기 마스크와 상기 밀링된 샘플 사이의 공간적 관계를 변화시키지 않도록 하는 단계; 및
추가적으로 밀링된 샘플을 제공하도록, 상기 이온 밀러가 상기 밀링된 샘플의 에지 영역의 노출된 부분을 밀링하면서, 상기 마스크로 마스크된 부분을 마스킹하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 이미징 장치는 광학 장치인 것을 특징으로 하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 이미징 장치는 스캐닝 전자 마이크로스코프인 것을 특징으로 하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
백스캐터형 전자 검출기가 상기 초기 샘플의 밀링 처리를 모니터링하는 단계; 및
전송 검출기가 상기 부분적으로 밀링된 샘플의 밀링 완료를 모니터링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 부분적으로 밀링된 샘플의 에지 영역의 원하는 두께에 이를 시에, 상기 부분적으로 밀링된 샘플의 밀링을 자동으로 정지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 조작기;
이미징 장치; 및
이온 밀러
를 포함하고,
상기 조작기는:
마스크 및 초기 샘플을 수용하고;
상기 초기 샘플의 에지 영역의 제 1 측 및 상기 마스크가 상기 이미징 장치를 향하도록, 상기 마스크 및 상기 초기 샘플을 상기 이미징 장치 앞으로 위치시키고;
상기 마스크가 상기 초기 샘플의 에지 영역의 마스크된 부분을 마스크하도록, 상기 마스크 및 상기 초기 샘플의 정렬에 관여하면서, 상기 초기 샘플의 에지 영역의 노출된 부분을 언마스크로 유지시키고;
상기 초기 샘플의 에지 영역의 제 1 측 및 상기 마스크가 상기 이온 밀러를 향하도록, 상기 마스크 및 상기 초기 샘플을 회전시켜 상기 마스크 및 상기 초기 샘플을 이온 밀러 앞으로 위치시키면서, 상기 마스크와 상기 초기 샘플 사이의 공간적 관계를 변화시키지 않기 위해, 배치되고,
상기 이온 밀러는, 부분적으로 밀링된 샘플을 제공하기 위해, 상기 초기 샘플의 에지 영역의 노출된 부분을 밀링하면서, 상기 마스크로 마스크된 부분을 마스킹하도록 배치되고;
상기 조작기는:
상기 초기 샘플의 에지 영역의 제 2 측 및 상기 마스크가 상기 이미징 장치를 향하도록, 상기 마스크 및 상기 초기 샘플을 상기 이미징 장치 앞에 위치시키고(상기 제 2 측은 상기 제 1 측과는 다름);
상기 마스크가 상기 부분적으로 밀링된 샘플의 에지 영역의 마스크된 부분을 마스크하도록, 상기 마스크 및 상기 부분적으로 밀링된 샘플의 정렬에 관여하면서, 상기 부분적으로 밀링된 샘플의 에지 영역의 노출된 부분을 언마스크로 유지시키고;
상기 부분적으로 밀링된 샘플의 에지 영역의 제 2 측과 상기 마스크가 상기 이온 밀러를 향하도록, 상기 마스크 및 상기 부분적으로 밀링된 샘플을 회전시켜 상기 마스크 및 상기 부분적으로 밀링된 샘플을 상기 이온 밀러 앞으로 위치시키면서, 상기 마스크와 상기 부분적으로 밀링된 샘플 사이의 공간적 관계를 변화시키지 않기 위해, 더 배치되고,
상기 이온 밀러는, 밀링된 샘플을 제공하기 위해, 상기 부분적으로 밀링된 샘플의 에지 영역의 노출된 부분을 밀링하면서, 상기 마스크로 마스크된 부분을 마스킹하도록 더 구성되고; 그리고
상기 이미징 장치는:
상기 마스크 및 상기 초기 샘플의 정렬 동안 상기 초기 샘플 및 상기 마스크의 이미지들을 얻고; 그리고
상기 마스크 및 상기 부분적으로 밀링된 샘플의 정렬 동안, 상기 부분적으로 밀링된 샘플 및 상기 마스크의 이미지들을 얻기 위해 배치되는 것을 특징으로 하는 샘플 준비 시스템. - 제 19 항에 있어서,
조작기는, 상기 마스크를 유지하는 제 1 스테이지, 샘플 홀더를 유지하는 제 2 스테이지 및 회전 스테이지를 포함하고, 상기 회전 스테이지는 제 1 스테이지 및 제 2 스테이지에 연결되고, 상기 회전 스테이지는 상기 마스크 및 상기 초기 샘플이 상기 이온 밀러를 향할 때까지 상기 마스크 및 상기 초기 샘플을 회전시키기 위해 배치되는 것을 특징으로 하는 샘플 준비 시스템. - 제 19 항에 있어서,
상기 이미징 장치는 전송 검출기를 포함하고,
상기 전송 검출기는 상기 부분적으로 밀링된 샘플의 에지 영역의 노출된 부분의 밀링 동안, 상기 부분적으로 밀링된 샘플의 에지 영역의 노출된 부분의 두께를 나타내는 검출 신호를 제공하기 위해 배치되는 것을 특징으로 하는 샘플 준비 시스템. - 제 19 항에 있어서,
상기 조작기는 상기 부분적으로 밀링된 샘플의 에지 영역의 밀링 동안 얻어진 두께의 피드백 정보에 기반하여 상기 마스크와 상기 부분적으로 밀링된 샘플 사이의 공간적 관계를 변화시키기 위해 배치되는 것을 특징으로 하는 샘플 준비 시스템. - 제 19 항에 있어서,
상기 샘플 준비 시스템은 조작기를 포함하고, 상기 조작기는 상기 부분적으로 밀링된 샘플의 밀링 후에 얻어진 두께의 피드백 정보에 기반하여 상기 마스크와 상기 부분적으로 밀링된 샘플 사이의 공간적 관계를 변화시키기 위해 배치되는 것을 특징으로 하는 샘플 준비 시스템. - 제 19 항에 있어서,
상기 이미징 장치 광학 축은 밀링 툴 광학 축과 수직을 이루고,
상기 조작기는 상기 마스크 및 상기 초기 샘플이 상기 이온 밀러를 향할 때까지, 상기 마스크 및 상기 초기 샘플을 회전시키기 위해 배치되는 것을 특징으로 하는 샘플 준비 시스템. - 제 19 항에 있어서,
상기 조작기는:
상기 초기 샘플의 에지 영역의 제 1 측 및 상기 마스크가 상기 이미징 장치의 광학 축과 수직을 이루도록, 상기 마스크 및 상기 초기 샘플을 위치시키고;
상기 초기 샘플의 에지 영역의 제 1 측 및 상기 마스크가 이온 밀러의 광학 축과 수직을 이루도록, 상기 마스크 및 상기 초기 샘플을 상기 이온 밀러 앞으로 위치시키고;
상기 초기 샘플의 에지 영역의 제 2 측 및 상기 마스크가 상기 이미징 장치의 광학 축과 수직을 이루도록, 상기 마스크 및 상기 초기 샘플을 상기 이미징 장치 앞으로 위치시키고; 그리고
상기 부분적으로 밀링된 샘플의 에지 영역의 제 2 측 및 상기 마스크가 상기 이온 밀러의 광학 축과 이루도록, 상기 마스크 및 상기 부분적으로 밀링된 샘플을 상기 이온 밀러 앞으로 위치시키기 위해 배치되는 것을 특징으로 하는 샘플 준비 시스템. - 제 19 항에 있어서,
상기 초기 샘플의 에지 영역은 적어도 1 마이크로의 두께를 가지고,
상기 시스템은, 상기 밀링된 샘플의 에지 영역의 두께가 50 나노미터를 초과하지 않을 때까지, 상기 밀링된 샘플의 에지 영역을 밀링하기 위해 배치되는 것을 특징으로 하는 샘플 준비 시스템. - 제 19 항에 있어서,
상기 이온 밀러는 밀링을 하면서, 상기 이온 밀러의 광학 축 주위에서 밀링 빔을 회전시키기 위해 배치되는 것을 특징으로 하는 샘플 준비 시스템. - 제 19 항에 있어서,
상기 이온 밀러는 상기 부분적으로 밀링된 샘플의 에지 영역의 노출된 부분을 제거하기 위해 배치되는 것을 특징으로 하는 샘플 준비 시스템. - 제 19 항에 있어서,
제어기를 포함하고,
상기 제어기는 상기 부분적으로 밀링된 샘플의 에지 영역의 두께에 기반하여 상기 부분적으로 밀링된 샘플의 에지 영역의 밀링을 정지시키기 위해 배치되는 것을 특징으로 하는 샘플 준비 시스템. - 제 29 항에 있어서,
전송 검출기를 포함하고,
상기 전송 검출기는 상기 부분적으로 밀링된 샘플의 에지 영역의 두께의 모니터링에 도움을 주기 위해 배치되는 것을 특징으로 하는 샘플 준비 시스템. - 제 29 항에 있어서,
제어기를 포함하고,
상기 제어기는 상기 이미징 장치의 전송 검출기에 의해 출력된 전류를, 전류 값과 두께 값 사이의 기정의된 관계에 비교하기 위해 배치되는 것을 특징으로 하는 샘플 준비 시스템. - 제 19 항에 있어서,
상기 조작기는:
상기 밀링된 샘플의 에지 영역의 제 1 측 및 상기 마스크가 상기 이미징 장치를 향하도록, 상기 마스크 및 상기 밀링된 샘플을 상기 이미징 장치 앞으로 위치시키고;
상기 마스크가 상기 밀링된 샘플의 에지 영역의 마스크된 부분을 마스크하도록, 상기 마스크 및 상기 밀링된 샘플의 정렬에 관여하면서, 상기 밀링된 샘플의 에지 영역의 노출된 부분을 언마스크로 유지시키고;
상기 밀링된 샘플의 에지 영역의 제 1 측 및 상기 마스크가 상기 이온 밀러를 향하도록, 상기 마스크 및 상기 밀링된 샘플을 상기 이온 밀러 앞으로 위치시키면서, 상기 마스크와 상기 밀링된 샘플 사이의 공간적 관계를 변화시키지 않기 위해, 더 배치되고,
상기 이온 밀러는, 추가적인 밀링된 샘플을 제공하기 위해, 상기 밀링된 샘플의 에지 영역의 노출된 부분을 밀링하면서, 상기 마스크된 부분이 상기 마스크로 마스크되도록 더 배치되는 것을 특징으로 하는 샘플 준비 시스템. - 제 19 항에 있어서,
상기 이미징 장치는 광학 장치인 것을 특징으로 하는 샘플 준비 시스템. - 제 19 항에 있어서,
상기 이미징 장치는 스캐닝 전자 마이크로스코프인 것을 특징으로 하는 샘플 준비 시스템. - 제 19 항에 있어서,
상기 초기 샘플의 밀링 처리의 모니터링에 관여하기 위해 배치된 백스캐터형 전자 검출기; 및
상기 부분적으로 밀링된 샘플의 밀링 완료의 모니터링에 도움을 주기 위해 배치된 전송 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 샘플 준비 시스템. - 제 19 항에 있어서,
제어기를 포함하고,
상기 제어기는, 상기 부분적으로 밀링된 샘플의 에지 영역의 원하는 두께에 이를 시에, 상기 부분적으로 밀링된 샘플의 밀링을 자동으로 정지시키기 위해 배치되는 것을 특징으로 하는 샘플 준비 시스템. - 제 19 항에 있어서,
상기 이온 밀러는 상기 이미징 장치와 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 샘플 준비 시스템. - 제 19 항에 있어서,
상기 이온 밀러는 이미징 장치인 것을 특징으로 하는 샘플 준비 시스템.
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