KR102489892B1

KR102489892B1 - Sem-cl 및 fib-ioe가 결합된 현미경 작업

Info

Publication number: KR102489892B1
Application number: KR1020180169785A
Authority: KR
Inventors: 모스타파 마주즈; 갤런 글레드힐; 가렛 버드닉; 호르헤 필레빅
Original assignee: 에프이아이 컴파니
Priority date: 2017-12-27
Filing date: 2018-12-26
Publication date: 2023-01-18
Also published as: KR20190079570A; CN109979793B; CN109979793A

Abstract

주사 전자 현미경-음극선발광(SEM-CL) 현미경 작업 및 집속 이온 빔-이온 유도 광 방출(FIB-IOE) 현미경 작업 모두를 결합한 현미경 작업 시스템을 이용하여 현미경 작업을 실시하기 위한 예시적인 실시예가 본원에서 개시된다. 특정 실시예는 전자 빔이 샘플 위치에서 샘플과 상호 작용하고 제1-모드 광자 및 전자가 방출되게 하는 제1 현미경 작업 모드에서 현미경 작업 시스템을 동작시키는 단계로서, 제1-모드 광자는 음극선발광 프로세스를 통해서 생성되는 광자를 포함하는, 단계; 및 이온 빔이 샘플 위치에서 샘플과 상호 작용하고 제2-모드 광자가 방출되게 하는 제2 현미경 작업 모드에서 현미경 작업 시스템을 동작시키는 단계로서, 제2-모드 광자는 이온-유도 발광 프로세스를 통해서 생성된 광자 및 원자 탈-여기 프로세스를 통해서 생성된 광자를 포함하는, 단계를 포함한다.

Description

SEM-CL 및 FIB-IOE가 결합된 현미경 작업{COMBINED SEM-CL AND FIB-IOE MICROSCOPY}

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2017년 12월 27일자로 출원된 "SEM-CL 및 FIB-IOE가 결합된 현미경 작업"이라는 명칭의 미국 가출원 제62/610,886호 및 2017년 12월 27일자로 출원된 "거울 기반 광 이미징 대전 입자 현미경 내의 SE 검출 향상을 위한 방법 및 장치"라는 명칭의 미국 가출원 제62/610,822호"의 이익을 주장하고, 그 출원 모두의 전체가 본원에 참고로 인용된다.

기술분야

본원은 주사 전자 현미경-음극선발광(SEM-CL) 현미경 작업 및 집속 이온 빔-이온 유도 광 방출(FIB-IOE) 현미경 작업 모두를 결합한 현미경 작업 시스템에 관한 것이다.

주사 전자 현미경-음극선발광(SEM-CL) 현미경 작업은 고체 내의 미량 원소 및 기계적으로 유도된 결함에 대한 정보를 제공하는 기술이다. SEM-CL은 고체의 결정 성장 및 변형 등에 대한 근본적인 통찰력을 제공하는데 사용될 수 있다. 그러나 SEM-CL은 공간 분해능 및 원소 분석 능력의 부족으로 인해서 한계가 있다. 따라서, 이러한 단점을 극복하는 개선된 SEM-CL이 요구되고 있다.

주사 전자 현미경-음극선발광(SEM-CL) 현미경 작업 및 집속 이온 빔-이온 유도 광 방출(FIB-IOE) 현미경 작업을 이용하여 현미경 작업을 실시하기 위한 방법, 장치 및 시스템의 대표적인 실시예를 본원에서 개시한다. 개시된 방법, 장치 및 시스템은 어떠한 방식으로든 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 대신에, 본 개시 내용은, 단독적인 그리고 서로의 다양한 조합 및 하위-조합의, 다양한 개시된 실시예의 모든 신규한 그리고 자명하지 않은 특징들 및 양태들에 관한 것이다.

개시된 예는 이온 빔을 생성하고 이온-빔 축을 따라 샘플 위치에서 집속하도록 구성된 이온 빔 소스, 전자 빔을 생성하고 전자-빔 축을 따라 샘플 위치에서 집속하도록 구성된 전자 빔 소스, 샘플 및 이온 빔 소스 및 전자 빔 소스 사이에 배치된 반사기를 포함하는 시스템을 포함한다. 이들 실시예에서, 반사기는 샘플과 이온 빔 또는 전자 빔 중 어느 하나 사이의 상호 작용으로부터 초래되는, 샘플 위치에서 샘플로부터 방출된 광을 수용하도록 성형되고; 반사기는 광을 광 검출 시스템으로 반사시키도록 추가로 성형된다. 일부 구현예에서, 반사기는 포물선형 형상의 거울화된 표면을 포함한다. 다른 구현예들에서, 반사기는 타원형 형상의 거울화된 표면을 포함한다. 일부 구현예에서, 광 검출 시스템은 진공 시스템의 내부 또는 외부에 있는 광 검출기에 광학적으로 결합된 입력 단부 및 출력 단부를 갖는 광섬유 케이블을 포함하고, 타원형 형상의 거울 표면은 샘플로부터 방출된 광을 광섬유 케이블의 입력 단부에 집속하도록 구성된다. 시스템은 반사기에 결합되고 반사기를 샘플 위치에 대해서 그리고 전자 빔 축 및 이온 빔 축에 대해서 이동시키도록 구성된 이동 스테이지를 더 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 반사기는 전자 빔이 반사기의 내부로 통과할 수 있게 허용하도록 위치된 제1 개구와, 이온 빔이 반사기의 내부로 통과할 수 있게 허용하도록 위치된 제2 개구를 포함한다. 일부 경우에, 제1 개구 및 제2 개구는 슬롯형 개구이다. 추가의 경우에, 제1 개구 및 제2 개구는 하나의 슬롯형 개구로 결합된다. 다른 구현예에서, 반사기는 제1 반사기 위치에서 반사기의 내부로 전자 빔을 통과시키는 것을 허용하고 제2 반사기 위치에서 반사기의 내부로 이온 빔을 통과시키는 것을 허용하도록 위치된 개구를 포함한다. 예를 들어, 반사기 및 샘플은 반사기를 제1 반사기 위치로 그리고 제2 반사기 위치로 이동시키도록 구성된 제어 가능한 스테이지에 결합될 수 있다. 일부 구현예에서, 시스템은 샘플과 이온 빔 또는 전자 빔 중 어느 하나 사이의 상호 작용에 기초하여 샘플로부터 방출된 2차 대전 입자를 지향시키도록 반사기에 인접하여 위치된 조향 전극을 더 포함한다. 반사기는 2차 전자를 검출기를 향해 지향시키는데 도움을 주는 적절한 전압으로 설정될 수 있다. 그러한 구현예에서, 시스템은 샘플로부터 방출되고 조향 전극에 의해 지향된 2차 대전 입자를 수용하도록 위치한 2차 대전 입자 검출기를 더 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 시스템은 광자 빔을 생성하고 광자-빔 축을 따라 샘플 위치에서 집속하도록 구성된 광 빔 소스를 더 포함하고, 반사기는 샘플과 광자 빔 사이의 상호 작용에 기인하는 샘플 위치에서 샘플로부터 방출되는 광을 수용하도록 더 배치 및 구성되고, 반사기는 광을 광 검출 시스템으로 반사시키도록 더 성형된다. 샘플에서 방출된 광은 라만 방출 또는 라만 산란에 상응할 수 있다.

추가로 개시된 실시예들은 SEM/FIB가 결합된 시스템을 동작시키는 방법에 관한 것이다. 예를 들어, 하나의 예시적인 방법은 전자 빔이 샘플 위치에서 샘플과 상호 작용하고 제1-모드 광자 및 전자가 방출되도록 하는 제1 현미경 작업 모드에서 현미경 작업 시스템을 동작시키는 단계로서, 제1-모드 광자는 음극선발광 프로세스를 통해서 생성된 광자를 포함하는, 단계; 이온 빔이 샘플 위치에서 샘플과 상호 작용하고 이온-유도 발광 프로세스를 통해 생성된 광자 및 원자 탈-여기 프로세스를 통해서 생성된 광자를 포함하는 제2-모드 광자가 방출되게 하는 제2 현미경 작업 모드에서 현미경 작업 시스템을 동작시키는 단계를 포함한다. 현미경 작업 모드가 실시되는 순서는 달라질 수 있다. 또한, 특정 경우에, 모드들이 적어도 부분적으로 겹칠 수 있다. 특정 구현예에서, 방법은, 제1 현미경 작업 모드 동안 전자 빔이 반사기의 제1 개구를 통과하도록 그리고 제2 현미경 작업 모드 중에 이온 빔이 반사기의 제2 개구를 통과하도록, 반사기를 샘플 위치에 인접 배치하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 방법은 샘플상의 전자 빔 또는 이온 빔의 입사각을 변경하기 위해 반사기를 선택적으로 회전시키거나 이동시키는 단계를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 반사기는 전자 빔 또는 이온 빔의 입사각이 변경되게 허용하도록 구성되는 하나 이상의 슬롯형 개구를 포함한다. 방법은 또한 샘플을 분석하기 위한 하나 이상의 기술의 지원 하에서 실시될 수 있다. 예를 들어, 방법은 (a) 원자 탈-여기 프로세스를 통해 생성된 광자의 파장을 원소의 스펙트럼 프로파일과 상관시킴으로써 샘플의 2차원 원소 분석을 실시하는 단계; (b) 원자 탈-여기 프로세스를 통해 생성된 광자에 적어도 부분적으로 기초하여 샘플의 3차원 깊이 프로파일링을 실시하는 단계; 및/또는 (c) 원자 탈-여기 프로세스를 통해 생성된 광자에 적어도 부분적으로 기초하여 샘플을 엔드포인팅(endpointing)시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 특정 구현예에서, 제1 현미경 작업 모드 및 제2 현미경 작업 모드는 공통 반사기 및 공통 검출 시스템을 이용한다. 일부 구현예에서, 2차 대전 입자는 제1 현미경 작업 모드 및 제2 현미경 작업 모드 모두에서 발생되고, 방법은 샘플로부터 방출된 2차 대전 입자를 지향시키도록 조향 전극을 반사기에 인접하게 배치하는 단계를 더 포함한다. 특정 추가 구현예에서, 방법은 광자 빔이 샘플 위치에서 샘플과 상호 작용하고 라만 광자 방출(예를 들어, 라만 산란)을 유발하는 제3 현미경 작업 모드에서 현미경 작업 시스템을 동작시키는 단계를 포함한다.

본 명세서에 개시된 또 다른 실시예는, 이온 빔을 생성하고 이온 빔 축을 따라 샘플 위치에서 집속하도록 구성된 이온 빔 소스, 전자 빔을 생성하고 전자 빔 축을 따라 샘플 위치에서 집속하도록 구성된 전자 빔 소스, 샘플과 이온 빔의 상호 작용에 의해서 그리고 샘플과 전자 빔의 상호 작용에 의해서 생성된 광자를 검출하기 위해서 일치점 기하형태(coincident point geometry)를 통해서 구성된 공유 광자 검출 시스템을 포함하는, 시스템이다.

본 발명의 전술한 그리고 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면들을 참조한 이하의 구체적인 설명으로부터 더 명백해질 것이다.

도 1은 SEM-CL 및 FIB-IOE가 결합된 시스템의 실시예를 도시하는 개략적인 블록도이다.
도 2는 개시된 기술의 실시예에서 이용되는 바와 같은 집속 이온 빔(FIB) 현미경 작업의 기초가 되는 광학 방출 프로세스를 도시하는 개략적인 블록도이다.
도 3은 예시적인 샘플에 대한 도 2의 2가지 다른 광자-생성 프로세스 검출로부터의 결과를 보여주는 그래프이다.
도 4는 포물선형 거울을 갖는 SEM-CL 및 FIB-IOE가 결합된 시스템의 개략적인 측면도이다.
도 5는 타원형 거울을 갖는 SEM-CL 및 FIB-IOE가 결합된 시스템의 개략적인 측면도이다. 도 6a 내지 6d는 개시된 기술의 실시예에서 이용될 수 있는 상이한 개구 구성을 갖는 예시적인 거울의 상면도를 보여주는 개략적인 블록도이다.
도 7 내지 도 10은 SEM-CL 프로세스를 통해 얻어진 이미지 및 FIB-IOE 프로세스를 통해 얻어진 이미지를 포함하는, 개시된 기술의 실시예로부터 수집된 이미지를 도시한다.
도 11은 SEM-CL 및 FIB-IOE가 결합된 시스템의 추가적인 예시적 구현예를 도시한다.
도 12는 SEM-CL 또는 FIB-IOE 중에 생성된 2차 대전된 입자에 대한 조향 메커니즘을 포함하는 SEM-CL 및 FIB-IOE가 결합된 시스템의 다른 예시적인 구현예를 도시한다.
도 13은 개시된 기술에 따라 현미경 작업 시스템을 동작시키기 위한 예시적인 방법의 흐름도이다.

I. 일반 고려 사항

주사 전자 현미경-음극선발광(SEM-CL) 현미경 작업 및 집속 이온 빔-이온 유도 광 방출(FIB-IOE) 현미경 작업 모두를 이용하여 현미경 작업을 실시하기 위한 방법, 장치 및 시스템의 대표적인 실시예가 본원에서 개시된다. 개시된 방법, 장치 및 시스템은 어떠한 방식으로도 제한적인 것으로 해석되지 않아야 한다. 대신에, 본 개시 내용은, 단독적인 또는 서로의 다양한 조합 및 하위 조합의, 다양한 개시된 실시예의 모든 신규한 그리고 자명하지 않은 특징들 및 양태들에 관한 것이다. 또한, 개시된 실시예들의 임의의 특징 또는 양태가 서로의 다양한 조합 및 하위 조합으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예의 하나 이상의 방법 동작 또는 특징이 다른 실시예로부터의 하나 이상의 방법 동작 또는 특징과 함께, 또는 그 반대로 사용될 수 있다. 개시된, 방법들, 장치들 및 시스템들은 임의의 특정 양태 또는 특징 또는 그 조합으로 제한되지 않고, 개시된 실시예에서 임의의 하나 이상의 특정 이점이 존재하거나 문제들이 해결될 것을 요구하지 않는다.

개시된 방법들 중 일부 방법의 동작들이 제시의 편의를 위해 특정한, 순차적인 순서로 설명되었지만, 후술할 특정 언어에 의해 특정 순서가 요구되지 않는 한, 이러한 방식의 설명은 재배열을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 순차적으로 설명된 동작들은 경우에 따라 재배열되거나 동시에 실시될 수도 있다. 또한, 간략화를 위해, 첨부된 도면들은, 개시된 방법들이 다른 방법들과 함께 사용될 수 있는 다양한 방식을 나타내지 않을 수 있다. 또한, 설명에서, 개시된 도구 및 기술을 설명하기 위해서 "결정한다" 및 "제공한다"와 같은 용어들을 종종 사용한다. 이러한 용어들은 실시되는 실제 작업들의 상위 수준 추상화이다. 이러한 용어들에 상응하는 실제 동작들은 특정 구현예에 따라 달라질 수 있고 당업자는 이를 쉽게 인식할 수 있을 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용된 바와 같이, "및/또는"이라는 용어는 문구 내의 임의의 하나의 항목 또는 임의 항목의 조합을 의미한다.

본원에서 사용된 바와 같은 "대전된 입자" 빔은 일반적으로 전자, 양성자 및 이온과 같이 양 또는 음으로 대전된 입자를 포함하는 빔을 의미한다. 대전된 입자 빔 이온은 갈륨, 산소, 세슘, 희가스의 양 또는 음으로 대전된 이온을 포함할 수 있을 뿐만 아니라, 다른 이온 종이 이용될 수 있다. 대전 입자 질량 및 대전 입자 속도는 공간 분해능의 증가와 관련될 수 있다.

샘플과 대전 입자 빔(예를 들어, 전자 빔 또는 이온 빔) 간의 상호 작용은 전형적으로 상호작용 부피에 의해서 정의되고, 샘플의 표면으로부터, 샘플의 하위-표면으로부터, 또는 샘플에 근접한 입자 또는 사출 재료로부터 방출된 입자를 포함한, 샘플로부터의 다양한 입자 방출을 생성한다. 입자 방출에는, 전형적으로(예를 들어, 탄성 또는 비탄성 충돌을 기초로 하는) 입사 대전 입자 빔의 입자 에너지의 상당 부분을 유지하는 후방-산란 전자, 양성자 또는 이온과 같은 후방-산란 입자가 포함될 수 있다.

샘플로부터의 입자 방출은 또한, 입사 대전 입자 빔에 의해 여기된 샘플 원자로부터의 방출에 상응하는 2차 전자 및 2차 이온을 포함할 수 있다. 2차 전자 에너지 및 2차 이온 에너지는 샘플의 특정 재료 및 상응하는 이온화 에너지뿐만 아니라 입사 대전 입자 빔의 에너지에 기초하여 실질적으로 달라질 수 있다. 대표적인 2차 입자 에너지는, 수십 eV가 더 전형적이지만, 일부 예에서는 수 eV 내지 수백 eV를 포함하며, 더 높은 에너지의 입자는 추가적인 저에너지 2차 입자로 붕괴될 수 있다.

샘플의 입자 방출에는 또한 전형적으로 적외선으로부터 X선까지의 다양한 에너지의 광자(예를 들어, "광" 또는 "광 입자")가 포함될 수 있다. 일부 방출된 광 입자는, 상이한 깊이들에서 샘플로부터 방출되는 2차 전자 또는 2차 이온을 포함하여, 대전 입자 빔과 샘플 사이의 상호 작용에 의해 생성된 음극선발광 또는 이온-기반 발광에 상응한다. 또한, 일부 광 입자는, 여기 후에 이온 빔으로부터 방출되고 원자의 원소 동일성을 나타내는 파장을 갖는 광자를 방출함으로써 탈-여기되는, 여기된 원자에 상응한다. 다른 예는 광자-샘플 상호 작용으로부터의 광자 방출을 포함하며, 방출된 입자는 라만 방출과 같은 방출된 광자에 상응할 수 있다.

빔은 일반적으로 빔 전파 축과 관련하여 설명되며 전형적으로 샘플에 대한 수직 입사로 표시됩니다. 글레이징 입사(grazing incidence)로부터 수직 입사까지의 입사각 변동성이 제공될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 전형적으로, 빔 축은, 광 또는 대전 입자 빔이 따라서 전파되는 또는 하나 이상의 광학 요소가 따라서 위치되는 하나 이상의 직선 세그먼트를 포함한다. 그러한 축은 반사 표면 또는 대전 입자 지향 구성요소를 사용하여 구부러지거나, 접히거나 변경될 수 있고, 그에 따라 축이 단일 직선 세그먼트일 필요는 없다. 대전 입자 궤적을 변경 또는 집속하도록 정전기적으로 또는 정자기적으로(magnetostatically) 구성될 수 있는, 하나 이상의 렌즈, 반사기, 디플렉터 등을 포함할 수 있는 장치가 설명된다. 대전 입자 빔 또는 광 빔을 수용하는 샘플은 반도체 타겟, 금속 타겟 또는 다른 타겟을 포함할 수 있다. 검출된 2차 전자, 2차 이온 및 광 입자는, 샘플 형상, 층, 깊이 및 프로파일을 포함하는, 샘플의 이미지를 형성하기 위해서, 그리고 예를 들어 검출된 신호의 스펙트럼 분석을 통해서, 다른 요소 및 구조물의 존재(또는 부재)를 결정하기 위해서 이용될 수 있다.

II. 공개된 기술 개요

개시된 기술은 일반적으로, 샘플의 광범위한 분석이 가능한 단일 현미경 작업 시스템을 초래하는, SEM-CL과 FIB-IOE를 결합한(그리고 라만 산란을 검출하기 위한 추가의 광원을 포함할 수도 있는) 현미경 작업 시스템에 관한 것이다. 이들 기술은 샘플로부터 방출된 광을 검출 및 분석하기 때문에, 개시된 기술의 특정 실시예는 샘플로부터(또한 "거울"로 지칭되는) 광 수집 반사기를 포함하는 검출 유닛(예를 들어, 분광기)까지 동일한 광 검출 체인을 공유한다. 일치 빔 기하형태에서 그리고 일부 실시예에서, 거울은 예를 들어 전자 및 이온 빔에 대한 90도 작동을 제공하는 유센트릭 높이(eucentric height) 주위에서 샘플과 함께 회전할 수 있다. 일부 실시예에서, 반사기는 간섭없이 SEM과 FIB 사이의 스위칭(그리고 일부 경우에는 라만 산란 분석)을 가능하게 하는 2개(또는 그 초과)의 개구 또는 슬롯형 개구를 갖는다. 또한, 일부 실시예에서, 각도-분해 측정이 필요하지 않은 경우, 타원형 거울이 사용될 수 있고, 여기에서, 반사기에 의해 생성된 집속점에 배치된 입력 단부를 갖는 하나 이상의 광섬유 케이블에 의해 광이 수집된다. 일치되는 기하형태적 동작에 더하여, SEM/FIB 노우즈 콘과의 기계적 간섭을 피하기 위해서, 반사기가 또한 비-일치 빔 기하형태로 동작될 수 있다.

(일반적인 반사기/거울 및 검출 경로를 공유하는 실시예를 포함하는) SEM-CL 시스템과 FIB-IOE 시스템의 결합은, FIB-IOE를 이용하여 분석되는샘플의 2D/3D 원소 분석을 가능하게 하면서, 샘플 내에서 기원하는 광자로부터의 공간 분해능을 크게 향상시킬 수 있다.

III. 개시되는 기술의 실시예들의 상세한 설명

이러한 섹션에서, 주사 전자 현미경-음극선발광(SEM-CL) 현미경 작업 및 집속 이온 빔-이온 유도 광 방출(FIB-IOE) 현미경 작업 모두를 사용하여 현미경 작업을 실시하기 위한 예시적인 실시예가 개시된다.

도 1은 SEM-CL 및 FIB-IOE가 결합된 시스템의 기본적인 예시적인 시스템(100)을 도시하는 개략적인 블록도이다. 시스템(100)은 ("SEM"으로 표시된) 전자 소스(110) 및 ("FIB"로 표시된) 분리된 이온 소스(112)를 또한 포함한다. 일부 실시예에서, ("LS"로 표시된) 부가적인 광원(113)이 시스템에 포함될 수 있고 (예를 들어, SEM 라만 이미징을 위해) 광 빔을 방출하도록 구성될 수 있다.

(다양한 성능 특성들, 구성요소들, 렌즈들 등을 갖는) 매우 다양한 적합한 전자 및 이온 소스들이 개시된 기술의 실시예들에서 사용될 수 있으며, 여기에서 상세히 설명될 필요는 없다. 예를 들어, 이온 소스는 갈륨, 산소, 세슘, 희가스 및 기타 이온 종의 양 또는 음으로 대전된 이온의 빔을 생성시키고 형성하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, Thermo Fisher Scientific Corporation에서 입수할 수 있는 임의의 이온 소스 또는 전자 소스가 제한없이 사용될 수 있다.

또한, 도 1에는 샘플(130)(예를 들어, 반도체 디바이스(예를 들어, ASIC 또는 FPGA를 제조하기 위한 실리콘 웨이퍼) 또는 다른 재료(예를 들어, 구조 또는 조성이 관심 대상인 임의의 재료)와 같은 테스트 대상 디바이스)이 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 전자 소스(110) 및 이온 소스(112) 모두는 특정 타겟 위치에서 샘플(130)에 입사하는 각각의 전자 빔(114) 및 이온 빔(116)을 생성하도록 배치된다. 이하에서 보다 완전히 설명되는 바와 같이, 개시된 기술의 일부 실시예는, 원하는 빔 상호 작용을 달성하고 샘플 타겟팅을 달성하기 위해서, (예를 들어, 병진운동 및/또는 회전을 통해) 재 위치될 수 있는 샘플 플랫폼을 포함한다.

시스템(100)은 샘플(130)를 적어도 부분적으로 둘러싸는 거울(120)을 더 포함한다. 일반적으로, 거울(120)은 그 내부 표면 상에 거울화된 표면을 포함하는 구조일 수 있다. 거울화된 표면은 포물선형, 타원형 또는 다른 적합한 형상일 수 있다. (본 개시의 목적 상, "타원형"이라는 용어는 또한 "타원체"를 지칭하며, "포물선형"은 또한 "포물선체"을 지칭한다.) 일반적으로, 거울(120)은 검출 유닛(140)을 향한 전자 빔 또는 이온 빔 스캐닝 동안 샘플(130)로부터 나오는 광자를 반사시키도록 구성된다. 또한, 결합된 시스템(100)에서, SEM-CL 및 FIB-IOE 이미징 기술 모두는, 광 수집 거울(120)을 포함하여, 샘플로부터 검출 유닛(140)까지 동일한 광 검출 체인을 공유할 수 있다. 또한, 거울(120)은 도 1에 도시된 듀얼 빔 시스템에 적용될 수 있다. 예를 들어, 도 6a 내지 도 6d에 도시된 바와 같이, 거울(120)은 간섭없이 SEM 및 FIB 스캐닝 사이의 스위칭을 가능하게 하는 제1 및 제2 개구(또는 제1 및 제2 슬롯형 개구)를 포함할 수 있다. 부가적인 빔 소스가 시스템(예를 들어, 광원(113)) 내로 통합될 때 부가적인 개구 또는 슬롯형 개구가 또한 존재할 수 있다. 대안적으로, 거울(120)은 단일 개구 또는 단일 슬롯형 개구를 포함할 수 있고, SEM 및 FIB 스캐닝 사이에서 스위칭을 허용하는 가동형(예를 들어, 회전 가능한) 플랫폼 상에 장착될 수 있다.

도 1에 도시된 검출 유닛(140)은 전형적으로(도시된 바와 같은) 광 검출기이고 임의의 적합한 검출 유닛을 포함할 수 있다. 예시된 실시예에서, 검출 유닛(140)은 결합된 PMT/분광기이지만, 검출 유닛은 다른 검출 구성요소(예를 들어, 포토다이오드, APD, PMT, CCD 및/또는 CMOS 센서 중 임의의 하나 이상)를 포함할 수 있다. 단일 검출 유닛 및 단일 반사기의 이용은 자원 사용, 분석 시간, 공간 요건 및 비용을 크게 줄일 수 있다.

집속 이온 빔 접근법은 전형적으로 현미경 작업을 실시하기 위해서 대전 입자에 의존하지만, 집속 이온 빔은 예를 들어 거울(120) 및 검출 유닛(140)의 실시예를 이용하여 SEM-CL과 동일한 광학 체인에서 수집 및 검출될 수 있는 광학 방출을 또한 유도한다. 따라서, 결합된 시스템(100)은, 비-광학 구성요소가 일반적으로 예상될 수 있는 SEM-CL 시스템과 광학 구성요소를 공유하는 한, 반직관적(counterintuitive)이다.

도 2는 개시된 기술의 집속 이온 빔(FIB) 현미경 작업 양태의 기초가 되는 광학 방출 프로세스를 예시하는 개략적인 블록도(200)이다. 특히, 도 2는 샘플(230)의 타겟 위치를 향해서 지향된 이온 빔의 일부인 예시적인 입사 이온(210)을 도시한다. 입사 이온(210)의 결과로서(그리고 샘플의 구조 및/또는 조성에 따라), 광자 방출을 초래하는 복수의 상호 작용 프로세스가 트리거될 수 있다.

도 2의 우측은, 입사 이온(210)으로부터의 제1 광자-생성 프로세스(240)를 도시한다. 이러한 제1 상호 작용에서, 입사 이온(210)은 샘플(230)과 상호 작용하고 타겟 물질로부터 원자(212)를 여기시키고 방출한다. 이어서, 여기된 원자(212)는 (240으로 개략적으로 도시된 바와 같이) 탈-여기되어 여기 상태(244)로부터 탈-여기상태(246)로 탈-여기됨에 따라 광자 방출(242)을 생성한다. 이러한 탈-여기 프로세스는 매우 날카로운 스펙트럼 특성과 같은 특정 스펙트럼 정보를 제공할 수 있으며, 이로부터 어떠한 유형의 원자가 그러한 광자 방출(242)을 생성하는지를 추론할 수 있고, 그에 의해서 원소 정보를 제공할 수 있다. 2차원 이온-빔 스캐닝(또는, 샘플의 z-축(또는 깊이)이 하나 이상의 후속 이차원 스캔 중에 검사되는 반복적인 2차원 스캐닝을 포함하는 3차원 스캐닝) 중에 그러한 원자 탈-여기가 트리거되는 경우에, 샘플의 2d 또는 3d 원소 매핑이 실시될 수 있다. 부가적인 적용예가 엔드포인팅(endpointing) 및 깊이 프로파일링을 포함한다. 예를 들어, 다수의 층을 갖는 샘플에서, 하나의 층을 제거하기 위해서, 그러나 다음 층에 도달할 때 중지하기 위해서, 이온 빔을 이용하여 이온 밀링을 실시할 수 있다. 240에 도시된 원자 탈-여기 프로세스에 의해 제공된 원소 정보는 다음 층이 드러나는 때를 결정하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 이러한 원자 탈-여기 프로세스에 의해서 생성되는 파장(또는 파장들)은 새로운 층이 드러날 때 변화될 것이다. 또한, 다수의 층(예를 들어, 모든 층)에 걸친 3차원 깊이 프로파일을 만들기 위해서, 원소 분석과 결합된 이온 밀링이 계속될 수 있다.

도 2의 좌측은, 음극선발광과 유사하고, 입사 이온(210)에 의해 드러난 전자 홀이 존재하는 밴드 갭을 샘플(230)이 포함할 때, 트리거될 수 있는, 제2 광자 생성 프로세스(250)를 도시한다. 예를 들어, 입사 이온(210)의 충돌은 이들 전자를 여기시킬 수 있고, 그 후 전자는 이어서 탈-여기될 것이다. 탈-여기 프로세스의 일부로서, 전도 밴드와 가전자 밴드 사이의 밴드 갭(그 예가 252에 도시됨)보다 큰 탈-여기에 상응하는 광자를 포함하는 그리고 전도 밴드와 가전자 밴드 사이의 밴드 갭(그 예가 254로 도시됨) 보다 작은 탈-여기에 상응하는 광자를 포함하는, 하나 이상의 광자가 방출될 것이다.

도 2는 또한 샘플(230)의 표면에서 발생할 수 있는 상호 작용을 도시한다. 예를 들어, 입사 이온(210)은 또한 2차 이온(260) 또는 2차 전자(262)가 샘플(230)로부터 후방 산란되게 할 수 있다. 개시된 기술의 특정 실시예에서, 2차 이온(260) 및 2차 전자(262)는 대전 입자 검출기로 검출될 수 있다. 추가의 실시예에서, 2차 이온(260) 및 2차 전자(262)는, 대전 입자 검출기에 의해 수용되기 전에, 대전 입자를 주위의 거울(예를 들어, 거울(120))의 외측으로 안내하기 위해 안테나를 사용함으로써 검출될 수 있다.

도 3은, 파장 범위에 걸친 예시적인 샘플에 대한 도 2의 2 개의 상이한 광자-생성 프로세스의 검출로부터의 결과를 나타내는 그래프(300)이다. 도시된 바와 같이, 도 3의 그래프(300)는 넓은 밴드 데이터(320)뿐만 아니라 강한 스펙트럼 선(310)을 포함한다. 날카로운 스펙트럼 선(310)은, 원소 분석을 실시하기 위해서 그리고 샘플의 타겟 지점에서 원소 동일성을 식별하기 위해서 사용될 수 있다. 예를 들어, 국립 표준 기술 연구소에서 관리하는 원자 스펙트럼 데이터베이스를 사용하여, 관찰된 파장(들)을 특정 원소와 상관시킬 수 있고, 그에 의해서 관측된 스펙트럼 선(예를 들어, 스펙트럼 선(310))으로부터 원소 동일성을 제공할 수 있다.

(스펙트럼 선(310)과 같은) 날카로운 스펙트럼 선은 원자 탈-여기 프로세스로부터 생성되는 반면 넓은 밴드 데이터(320)는 이온-유도 발광을 통해 얻어진다. 특히, 2가지 유형의 데이터는 하나의 자극 - (이온 빔(116)과 같은) 이온 빔 - 으로부터 생성된다. 즉, 단일 자극 유형(이온 빔)은, 하류 분석 프로세스(예를 들어, 구조 분석 및 이미징)에서 사용될 수 있는 고유한 정보를 제공하는 두 개의 분리된 광자-생성 프로세스를 트리거한다.

주목된 바와 같이, 개시된 기술의 예시적인 시스템(예를 들어, 시스템(100))은 샘플을 적어도 부분적으로 둘러싸는 거울을 포함할 수 있다. 일반적으로 거울은 반사적이고/거울화되고 희망 방향으로 입사 광자를 지향시키도록 구성된 내부 표면을 포함하는 구조물이다. 도 4 및 도 5는 각각 2개의 예시적인 거울 구성(400, 500)을 도시한다.

특히, 도 4는 포물선 거울(410)을 갖는 구성(400)의 개략적인 측면도이다. 도 4는 또한 포물선 거울의 개구(422)를 통과하고 샘플(430)의 타겟 지점에 입사하는 유입 이온 빔(420)을 도시한다. 또한 도 4에는, 이온 빔(420)과 샘플(430)의 상호 작용에 기인한 2개의 예시적인 광자 경로(440, 442)가 도시되어 있다. 광자 경로(440, 442)는, 거울(410)의 포물선 형상에 의해서 광자가 어떻게 시준된(또는 실질적으로 시준된) 방식으로 거울을 빠져나오는지를 보여준다.

도 5는 타원형 거울(510)을 갖는 구성(500)의 개략적인 측면도이다. 도 5는 또한 개구(522)를 통과하여 샘플(530)의 타겟 지점에 입사하는 유입 이온 빔(520)을 도시한다. 또한, 도 5에는, 이온 빔(520)과 샘플(530)의 상호 작용에 기인한 2개의 예시적인 광자 경로(540, 542)가 도시되어 있다. 광자 경로(540, 542)는, 거울(510)의 타원형 형상에 의해서 광자가 거울(510)에 의해 어떻게 포커싱되는지, 그에 따라 광자가 광섬유 케이블(550)의 제1 단부 내로 어떻게 지향될 수 있게 허용되는지를 보여준다. 광섬유 케이블(550)의 제2 단부는 (PMT 및/또는 카메라(CCD)와 같은) 검출 유닛에 광학적으로 결합될 수 있다. 타원형 거울(510)과 광섬유 케이블(550)의 조합은 검출 유닛의 위치에 유연성을 허용한다.

도 6a 내지 도 6d는 거울(120)의 상면도를 보여주는 개략적인 블록도이고, 개시된 기술의 실시예에서 사용될 수 있는 비 제한적인 다양한 개구 구성을 도시한다.

도 6a는, 제1 개구(610)가 (SEM-CL용) 전자 빔을 입력하도록 구성되고 제2 개구(612)가 (FIB-IOE용) 이온 빔을 입력하도록 구성된, 이중 개구 구성을 갖는 거울(602)의 개략적인 상면도(600)이다. 개구들(610, 612) 사이의 특별한 직경/크기, 위치 및 상대적 거리는, 형상에 따라 변경될 수 있으므로, 제한적으로 해석되지 않아야 한다는 것을 이해해야 한다. 또한, 개구(610, 612)는 서로 교환될 수 있다. 추가적인 실시예는(예를 들어, 광원(113)과 같은 광원으로부터) 하나 이상의 추가 빔을 입력하도록 구성된 하나 이상의 부가적인 개구를 포함할 수 있다.

도 6b는 단일 개구(630)를 갖는 거울(622)의 개략적인 상면도(620)이다. 이러한 실시예에서, 거울 및 샘플은, 전자 빔 소스로부터의 전자 빔 또는 이온 빔 소스로부터의 이온 빔을 수용하도록 거울 및 샘플이 재구성될(예를 들어, 회전될, 병진운동될, 또는 달리 재배치될) 수 있게 하는 조작 가능한 플랫폼 상에 장착된다.

도 6c는, 제1 슬롯형 개구(650)가 (SEM-CL용) 전자 빔을 입력하도록 구성되고 제2 슬롯형 개구(652)가 (FIB-IOE용) 이온 빔을 입력하도록 구성되는, 이중 개구 구조를 갖는 거울(642)의 개략적인 상면도(640)이다. 개구들(650, 652) 사이의 특별한 위치들 및 상대적 거리는, 구성에 따라 변경될 수 있기 때문에, 제한적인 것으로 해석되지 않아야 한다는 것을 이해해야 한다. 또한, 개구(650, 652)는 서로 교환될 수 있다. 개구(650, 652)의 슬롯형 양태는, 샘플을 이동시키지 않고 그리고 거울의 형상의 보다 완전한 장점을 취하면서, 입사 빔이 보다 용이하게 샘플의 상이한 위치들로 그리고 상이한 각도들에서 타겟화될 수 있게 하고, 그에 따라 거울에 의해서 검출 유닛으로 반사되는 광자의 플럭스를 개선한다. 예를 들어, 거울 및 샘플은, 각도 범위에 걸쳐서, 전자 빔 소스로부터의 전자 빔 또는 이온 빔 소스로부터의 이온 빔을 수용하도록 거울 및 샘플이 재구성될(예를 들어, 회전될, 병진운동될, 또는 달리 재배치될) 수 있게 하는 조작 가능한 플랫폼 상에 장착될 수 있다. 예를 들어, 개시된 실시예에서, 거울(642)은 전자 및 이온 빔에 대해서 예를 들어 90도 작동을 제공하는 편심 높이 주위에서 샘플과 함께 회전할 수 있다. 부가적인 실시예에서, 60도, 45도, 135도 등과 같이 90도보다 크거나 작은 회전이 제공될 수 있다. 추가의 실시예는 (예를 들어, 광원(113)과 같은 광원으로부터) 하나 이상의 부가적인 빔을 입력하도록 구성된 하나 이상의 부가적인 슬롯형 개구를 포함할 수 있다.

도 6d는 단일 슬롯형 개구(670)을 갖는 거울(662)의 개략적인 상면도(660)이다. 이러한 실시예에서, 거울은, 전자 빔 소스로부터의 전자 빔 또는 이온 빔 소스로부터의 이온 빔(그리고, 일부 실시예에서, 광원으로부터의 광자 빔)을 수용하도록 거울 및 샘플이 재구성될(예를 들어, 회전될, 병진운동될, 또는 달리 재배치될) 수 있게 하는 조작 가능한 플랫폼 상에 장착된다. 개구(670)의 슬롯형 양태는, 샘플을 이동시키지 않고 그리고 거울의 형상의 보다 완전한 장점을 취하면서, 입사 빔이 보다 용이하게 샘플의 상이한 위치들로 타겟화될 수 있게 하고, 그에 따라 거울에 의해서 검출 유닛으로 반사되는 광자의 플럭스를 개선한다.

도 7 내지 도 10은 SEM-CL 프로세스를 통해 얻어진 이미지 및 FIB-IOE 프로세스를 통해 얻어진 이미지를 포함하는, 개시된 기술의 실시예로부터 수집된 이미지를 도시한다. 이미지는 SEM-CL/FIB-IOE가 결합된 시스템을 통해서 실현될 수 있는 차이점과 장점을 강조한다.

도 7은 SiO2 샘플의 FIB-SE 이미지(700) 및 SiO2 샘플의 FIB-IOE 이미지(702)를 도시한다. FIB-IOE 이미지(702)는 SEM-FIB-SE 이미지(700)로부터 명백하지 않은 미립자 세부 사항을 나타낸다. 또한, 전술 한 바와 같이, 검출된 광은 원소 분석을 실시하는데 사용될 수 있다.

도 8은 팬슬 리드(pencil lead) 샘플의 FIB-SE 이미지(800) 및 동일한 샘플의 FIB-IOE 이미지(802)를 도시한다. FIB-IOE 이미지(802)는 FIB-SE 이미지(800)로부터 명백하지 않은 미립자를 나타낸다. 또한, 전술 한 바와 같이, 검출된 광은 원소 분석을 실시하는데 사용될 수 있다.

도 9는 다이아몬드 샘플의 FIB-SE 이미지(900) 및 동일한 샘플의 FIB-IOE 이미지(902)를 도시한다. FIB-IOE 이미지(902)는 FIB-SE 이미지(900)의 유사한 양태를 나타내는 반대 콘트라스트 이미지를 도시한다. 또한, 전술 한 바와 같이, 검출된 광은 원소 분석을 실시하는데 사용될 수 있다.

도 10은 다이아몬드 샘플의 SEM-CL 이미지(1000) 및 동일한 다이아몬드 샘플의 FIB-IOE 이미지(1002)를 도시한다. FIB-IOE 이미지(1002)는 SEM-CL 이미지(1000)보다 우수한 구조적 연부를 상세하게 나타낸다. 또한, 전술 한 바와 같이, 검출된 광은 원소 분석을 실시하는데 사용될 수 있다.

도 11은 SEM-CL 및 FIB-IOE가 결합된 시스템의 예시적인 구현예(1100)의 사시도이다. 도 11에 도시된 예시적인 구현(1100)는 개시된 기술의 개념을 보다 잘 설명하기 위해 절개하여 도시되거나 단지 부분적으로 도시된 몇몇 구성요소를 포함한다. 또한, 도 11에 도시된 구성(1100)은 단지 예이고, 어떤 식으로든 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다.

도 11은 2개의 빔 소스: 전자 빔 소스(1110)(전자 빔 소스(1110)의 노우즈 콘만 도시됨) 및 이온 빔 소스(1112)(이온 빔 소스(1112)의 노우즈만 도시됨)를 도시한다. 그러나, 특정 실시예에서는 두 개의 대전 입자 소스가 교환될 수 있음을 이해해야 한다. 또한, 하나 이상의 빔 소스(예를 들어, 광원)가 또한 존재할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예시적인 구성(1100)은 또한 샘플 지지 플랫폼(1122) 상에 배치된 샘플(1120)을 도시한다. 또한 구성(1100)에는, 거울화된 표면(예를 들어, 포물형 거울, 타원형 거울, 또는 다른 거울)이 반사기/거울(1130)의 내부에 있고, 입사 전자 빔/이온 빔에 기인한 광자를 검출 유닛을 향해서 지향시키는 반사기(거울)(1130)가 도시되어 있다. 도시된 실시예에서, 반사기(1130)는 광자를, 광섬유(1152)에 결합된 광 커넥터(1150)로 반사시키도록 구성된 타원형 거울이다. 광섬유(1152)는 검출 유닛(미도시)에 추가로 결합된다. 또한, 도 11에는, (예를 들어, 조향 전극에 의해 조향된) 대전 입자들을 검출하기 위해 위치된 입자 검출기(1160)가 도시되어 있다. 특정 검출기 및 조향 전극을 포함하는 개시된 기술의 예시적인 실시예가 도 12와 관련하여 이하에서보다 상세히 설명된다.

예시된 실시예에서, 반사기(1130)는, 반사기가 샘플을 적어도 부분적으로 둘러싸도록 이동되고 유입 전자 또는 이온 빔(또는, 광과 같은 부가적인 빔)이 검출 유닛에 의한 검출을 위한 거울 반사된 광자를 생성하게 하는 제1 샘플 측정 위치 또는 (미도시, 거울 구조물이 샘플로부터 멀리 이동되고, 그에 따라 샘플(1120)이 교체될 수 있게 하거나 다른 측정 위치로 달리 이동될 수 있게 하는) 제2 비-측정 위치로 병진운동될 수 있는, 가동형 스테이지(1132) 상에 장착된다.

일부 실시예에서, 샘플 지지 플랫폼(1122) 및 샘플(1120)은 (임의의(또는 임의 조합의) x-, y-및 z-축을 따라) 이동 가능하며, 따라서 샘플이, 전자 빔 소스(1110) 또는 이온 빔 소스(1112) 중 어느 하나와 관련된 임의의 바람직한 측정 위치로 이동될 수 있게 한다. 예를 들어, 도 11에 일부가 1140에서 전반적으로 도시된, 병진운동 플랫폼은 이러한 유형의 이동을 허용한다. 병진운동 플랫폼은 다수의 단-방향적으로-병진운동 가능한 하위플랫폼(도 11에 모두 도시되지 않음)으로 형성될 수 있다.

또한, 일부 실시예들에서, 샘플(1120) 및 샘플 지지 플랫폼(1122)은 반사기(1130)와 독립적으로 움직일 수 있지만 또한 반사기(1130)와 함께 이동될 수 있다. 예를 들어, 샘플(1120), 샘플 지지 플랫폼(1122) 및 반사기(1130)는 회전 가능한(또는 달리 움직일 수 있는) 플랫폼 상에 추가로 장착될 수 있고, 그에 따라, 예를 들어, 들어오는 이온 빔 또는 전자 빔의 입사각이 변경될 수 있게 한다.

도 12는, 전자 빔 소스 및 이온 빔 소스를 포함하고 2차 전자 검출을 향상시키기 위해 사용될 수 있는 메커니즘을 더 포함하는 시스템(1200)의 다른 예시적인 실시예를 도시한다. 도시된 예에서, 시스템(1200)은 전자 빔 및 집속 이온 빔을 갖는 이중-빔 현미경이다. 시스템(1200)은 일반적으로, 전자 현미경, 집속 이온 빔 시스템, 라만 산란 시스템 등에 의해 분석될 샘플과 같은, 대전 입자 타겟(1202)을 지지하도록 위치된다. 전자 빔(1204)은 (전형적으로 기둥형 배열의 하나 이상의 전기 또는 자기 렌즈 요소들을 포함하는) 렌즈 배열체(1206)로 전자 빔 축(1208)을 따라 집속되고 타겟(1202)으로 지향된다. 전형적인 예에서, 렌즈 배열체(1206)는 또한 타겟(1202)에 관련된 하나 이상의 방향으로 전자 빔(1204)의 스캐닝을 제공할 수 있다. 이온 빔(1205)은 (전형적으로 기둥 배열의 하나 이상의 전기 또는 자기 렌즈 요소를 포함하는) 렌즈 배열체(1207)로 이온 빔 축(1209)을 따라 집속되고 타겟(1203)으로 지향된다. 전형적인 예에서, 렌즈 배열체(1207)는 또한 타겟(1203)과 관련하여 하나 이상의 방향으로 이온 빔(1205)의 스캐닝을 제공할 수 있다. 이온 빔(1205)이 도 12에 개략적으로 도시되어 있고, 실제 구현예에서, (예를 들어, 도 11에 도시된 바와 같이) 상이한 방위 및 위치에 위치될 수 있다는 것을 주목하여야 한다.

타겟(1202)은 전형적으로, 타겟(1202)이 집속에서와 같이, 전자 빔(1204) 및/또는 이온 빔(1205)에 대해 적절한 평면 또는 위치에 위치될 수 있도록 다양한 방향으로 병진운동 및/또는 회전될 수 있는 샘플 이동 스테이지(1210)에 의해서 지지된다. 특정 예에서, 샘플 이동 스테이지(1210)는, 샘플이 전자 빔 및 다른 각도로 집속 이온 빔의 유센트릭 집속 위치로 이동될 수 있게 한다. 이어서, 샘플 이동 스테이지(1210)는, 샘플이 전자 빔 또는 집속 이온 빔의 시야에 있을 수 있도록, 유센트릭 집속에서 샘플의 회전을 더 허용할 수 있다. 다른 예에서, 타겟(1202)은, 디바이스 테스트 신호와 같은 가변 바이어스를 포함하여, 접지되거나 바이어스될 수 있다.

장치(1200)의 대표적인 실시예는, 전형적으로 표적(1202)에 인접하여 위치된 포물선 형상과 같은 곡면 거울의 형태 인, (단면으로 도시된) 반사기(1212)를 더 포함한다. 전자 빔(1204) 및/또는 이온 빔(1205)의 대전 입자는 타겟(1202)과 상호 작용하여, 방출된 입자가 다양한 낮은 에너지 상태로 이완되고 부가적인 입자를 방출할 때, 전자 빔(1204) 또는 이온 빔(1205)의 집속 위치에 근접하여 발생하는 방출을 포함하여, 타겟(1202)에서 다양한 입자 방출을 생성한다. 도 2와 관련하여 위에서 설명된 바와 같이, 일부 입자 방출은 다양한 파장에서의 광 방출을 포함할 수 있으며, 반사기(1212)는 방출된 광의 일부를 광 입자(1214a 내지 1214f)로서 수용하고 이온 전자 빔 축(1208) 또는 이온 빔 축(1209)과 다른 방향을 따라 광을 지향시키도록 위치된다. 전형적인 예에서, 방출된 광 입자들(1214a 내지 1214f)의 다양한 각도들은, 도 12에 도시된 바와 같이, 광의 지향을 통해서 시준된 빔으로서 서로 평행하게 지향되나, 시준되지 않은 하나 이상의 방향을 따라, 광을 지향시키는 것 또는 다른 광의 각도 범위들이 또한 가능하다. 반사기(1212)의 다양한 기하형태적 특성은, 대칭 또는 비대칭, 원형 또는 타원형 포물면, 수차 보정 등을 포함하여, 광의 방향을 변화시키도록 조정될 수 있다. 일부 예는, 반사된 광이 시준되는 대신 하나 이상의 점 또는 라인에서 집속되도록, 타원형 형상을 포함할 수 있다. 반사기 형상은 대전 입자 빔 및 샘플 상호 작용 형상을 기반으로 달라질 수 있다.

도 5, 도 6a, 및 도 6b와 관련하여 전술한 바와 같이, 반사기(1212)는, 전자 빔(1204), 이온 빔(1205) 및/또는 부가적인 빔이 반사기(1212)를 통과하여 타겟(1202)에 전달될 수 있게 허용하도록 위치된 하나 이상의 개구(1216)를 포함할 수 있다. 분광계 또는 다른 광학 어셈블리와 같은 광학 검출 배열체(1218)는 광 입자(1214a 내지 1214f)를 수용하고 검출하도록 배치될 수 있다. 일부 예에서, 광 검출 배열체(1218)는, 수용된 광 입자(1214a 내지 1214f)를 광 검출기(1222)로 지향시키는 광 포커싱 요소(1220)(예를 들어, 하나 이상의 굴절 및/또는 반사 구성요소)를 포함할 수 있다. 단색 또는 다색 광을 검출하기 위해서, 자유-공간 및/또는 섬유-결합된 것을 포함하여, 다양한 광학 배열체가 사용될 수 있다. 일부 예에서, 광 검출기는 광 다이오드, APD, PMT, CCD 및/또는 CMOS 센서 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 대표적인 실시예에서, 방출된 광 입자들(1214a 내지1214f)은, 전자 빔(1204) 또는 이온-유도 발광과 이온 빔(1205)과 타겟(1202) 사이의 상호 작용에 기초한 원자 탈-여기로부터 초래되는 광자들 사이의 상호 작용에 기초하여 방출된 음극선발광에 상응한다.

추가적인 예에서, (시스템과 함께 선택적으로 포함될 수 있는) 광원(1211)으로부터의 광 빔은, 대전 입자 빔 축(1208), 이온 빔 축(1209) 또는 (도시된 바와 같은) 별도의 광학 기둥을 구비하는 다른 축과 같은, 광학 축을 따라 타겟으로 지향될 수 있고, 방출된 광 입자(1214a 내지 1214f)는 샘플과 광 빔 사이의 상호 작용에 의해 형성된다. 따라서, 선택된 예들에서, 타겟(1202)의 이미징 또는 프로빙(probing)은 광원에 의해 실시될 수 있으며, 관련된 광자가 또한 반사기(1212)로 수집된다. 적합한 광원은 백열 전구, 발광 다이오드, 레이저 다이오드, 섬유 레이저 및 기타 광원으로 광 빔을 생성할 수 있다.

대표적인 예에서, 시스템(1200)은 또한 반사기(1212)에 인접하고 타겟(1202)에 근접한 전기장을 생성하도록 바이어스되는 조향 전극(1224)을 포함한다. 타겟(1202) 및 대전 입자 빔(1204)이 상호 작용함에 따라, X-선, 후방-산란된 전자, 및 2차 전자(1226a, 1226b)와 같은 2차 전자를 포함하는 상이한 에너지들 및 궤도들을 갖는 다양한 입자가 생성된다. 조향 전극(1224)에 의해 생성된 전기장은 반사기(1212)의 반사 표면과 접촉할 가능성을 줄이기 위해 2차 전자(1226a, 1226b)의 경로를 변경한다. 일부 예에서, 입자 검출기(1228)는 조향 전극(1224)에 의해 조향되는 2차 전자들(1226a, 1226b)을 수용하도록 위치된다. 특정 예에서, 입자 검출기(1228)는, 조향 전극이 존재하지 않을 때, 입자 검출기(1228)에 의해 2차 전자가 거의 또는 전혀 검출되지 않도록, 배치된다. 대표적인 입자 검출기(1228)는, 전형적으로 2차 전자들(1226a, 1226b)을 끌어 당기기 위해 바이어스된 패러데이 케이지(Faraday cage)를 포함하는 Everhart-Thornley 검출기를 포함할 수 있다. 입자 검출기(1228)는, 도시된 바와 같이, 반사기(1212) 위에 위치될 수 있지만, 아래 또는 측면을 포함하여 다른 위치가 가능하다. 일부 예에서, 반사기(1212)는, 2차 전자들(1226a, 1226b)과 같은 2차 전자들을 반사기(1212)로부터 멀리 지향시키는 전기장을 제공하도록 전압으로 바이어스될 수 있다. 이어서, 2차 전자는 조향 전극(1224)에 의해 더 지향되거나 추출될 수 있고 입자 검출기(1228)에 의해 수용되고 검출될 수 있다. 특정 예에서, 반사기(1212)는 반사기(1212)의 상이한 부분에서 달리 바이어스될 수 있다. 예를 들어, 푸시(push) 전극 구성에서, 반사기(1212)는, 방출 지점의 우측에 있는 부분(1213b)보다 더 바이어스될 수 있는, 도 12에 도시된 바와 같은, 타겟(1202)의 방출 지점 왼쪽의 부분(1213a)을 가질 수 있다. 일부 예에서, 조향 전극(1224)은 하나 이상의 자기 요소를 포함할 수 있다.

조향 전극(1224)의 대표적인 예는, 안테나 부분(1232)이 타겟(1202) 에 근접하여 위치될 수 있도록 하나 이상의 광 입자들(1214a 내지 1214f)의 전파와 유사한 방향을 따라 길이방향으로 연장되도록 제조될 수 있는 안테나 부분(1232)을 포함할 수 있다. 전압 바이어스로 안테나 부분(1232)으로부터 연장되는 상응 전기장은 2차 전자들(1226a, 1226b)이 입자 검출기(1228)에 의해 수용되기 전에 안테나 부분(1232)를 궤도 운동하게 할 수 있다. 일부 실시예에서, 조향 전극(1224)이 반사기(1212), 타겟(1202), 및 입자 검출기(1228)에 대해 적절한 위치에 삽입 또는 위치될 수 있도록 조향 전극(1224)을 병진운동 및/또는 회전시키기 위해서, 이동 스테이지(1234)가 조향 전극(1224)에 결합될 수 있다. 안테나 부분(1232)은, 선형, 곡선 형, 세그먼트형(예를 들어, 교번적인 절연 부분 및 전도성 부분), 굽힘형 또는 그 조합을 포함하는 다양한 형상을 가질 수 있다. 일부 예에서, 안테나 부분(1232)의 길이 방향 형상은 반사기(1212)의 광축과 정렬될 수 있고, 다른 예에서는 길이 방향 형상은 반사기(1212)의 광학 축에 대해 각도를 이루어 위치될 수 있다. 이동 스테이지(1234)는 대전 입자 빔(1204)의 방출 중에 고정 위치에서 조향 전극(1224)을 유지하도록 구성되지만, 일부 예에서, 이동 스테이지(1234)는 방출 중에 조향 전극(1224)을 이동, 진동 또는 스캐닝할 수 있다. 추가적인 실시예에서, 조향 전극(1224)에 인가되는 전압은, 예를 들어 발진 또는 다른 시간-의존적 신호에 따라, 방출 중에 시간에 대해 변화될 수 있다.

조향 전극(1224)에 의해서 반사기로부터 멀리 지향된 2차 전자들(1226a 내지 1226b)에서, 반사기(1212)는 성능을 향상시키기 위해 다양한 방식으로 구성될 수 있다. 대전 입자 빔 전류를 증가시키거나 체류 시간을 늘이는 것과 같은, 불량한 2차 전자 수집 효율을 보상하기 위한 통상적인 접근법이 본원에 기재된 접근법으로 완화될 수 있다. 예를 들어, 전류를 증가시키지 않고도 개선된 수집 효율을 달성할 수 있고, 그에 의해서 분해능의 상쇄를 피할 수 있으며, 신호 충실도를 저하시키거나 이미지화하고자 하는 타겟을 (특히 이온으로) 손상시킬 수 있는 체류 시간 증가를 피할 수 있다.

일부 예에서, 반사기(1212)는, 광 입자(1214f) 및 광 입자들(1214e, 1214f) 사이의 각도 범위(1236)를 포함하는, 부가적인 광 입자의 각도를 반사시키는데 사용될 수 있는 연장된 길이(1230)를 포함한다. 연장된 길이(1230)는, 2차 전자들(1226a, 1226b)이 조향 전극(1224)에 의해 연장된 길이(1230)로부터 멀리 지향될 수 있는 범위와 관련하여 선택될 수 있다. 추가적인 예에서, 연장된 길이(1230)는 반사기(1212)의 바이어 싱에 기초하여 더 연장될 수 있다. 일부 예에서, 반사기(1212)로부터 더 먼 조향 전극(1224)으로 2차 전자(1226a, 1226b)를 지향시키는 것이 수집을 위한 부가적인 마진을 제공할 수 있기 때문에, 반사기(1212)는 타겟(1202)에 더 가깝게 위치된다. 반사기(1212)의 보다 근접한 배치는 렌즈 장치(106)가 반사기(112)에 의한 방해 없이 타겟(102)에 더 근접하여 대전 입자 빔 축(1208)을 따라 이동될 수 있게 하고, 그에 의해서 더 짧은 작업 거리 및 보다 미세한 공간 분해능과 같은 성능 개선을 허용한다.

대표적인 예에서, 반사기(1212)는, 반사기(1212)를 타겟(1202), 대전 입자 빔 축(1208), 및 샘플에 의해 방출된 상응하는 광과 정밀하게 정렬시키기 위해, 이동 스테이지(1238)에 결합될 수 있다. 이동 스테이지(1238)는 또한, 예를 들어 하나 이상의 다른 대전 입자 빔에 의한 프로세스를 위해서, 타겟(1202)이 이동될 때 반사기(1212)를 이동시키기 위해서, 또는 타겟(1202)의 지역으로부터 반사기(1212)를 완전히 제거하기 위해서 이용될 수 있다. 도시된 이동 스테이지(1238)가 반사기(1212)의 정점 단부에 근접하게 결합되는 한편, 이동 스테이지(1238)는, 대향 단부 또는 하나 이상의 다른 측면과 같은 다른 위치에서 또한 반사기에 결합될 수 있다.

장치(1200)는, 또한 다양한 구성요소로부터 신호를 수신하고 및/또는 다양한 구성요소를 제어하기 위해서 이용될 수 있는 제어기 환경(1240)에 결합될 수 있다. 제어기 환경(1240)은, 적어도 프로세서(1242) 및 메모리(1244)를 포함하는 하나 이상의 컴퓨팅 디바이스를 포함할 수 있다. 컴퓨팅 장치는 데스크탑 또는 랩톱 컴퓨터, 모바일 장치, 태블릿, 로직 제어기 등을 포함할 수 있다. 프로세서(1242)는, 다양한 데이터 프로세스 또는 제어 및/또는 데이터 프로세스와 같은 제어기 환경(1240)과 관련된 I/O 기능을 실시할 수 있는 하나 이상의 CPU, GPU, ASIC, PLC, FPGA, PLD, CPLD 등을 포함할 수 있다. 메모리(1244)는, 고정된 또는 제거 가능한, 휘발성 또는 비-휘발성(예를 들어, RAM, ROM, 플래시, 하드 드라이브, 광학 디스크 등)일 수 있고, 프로세서(1242)에 결합된다. 메모리(1244)는 하나 이상의 컴퓨터-판독 가능 매체를 위한 저장 용량을 제공할 수 있다. 하나 이상의 시스템 버스가 다양한 환경 구성요소들 사이의 통신 경로를 제공할 수 있다. 제어기 환경(1240)은 또한, 애플리케이션 및 과제가 통신 네트워크를 통해 연결된 원격 프로세싱 장치에 의해 실시되도록 분산된 형태로 위치될 수 있다. 분산 컴퓨팅 환경에서, 프로그램 모듈들 및 로직은 로컬 및 원격 메모리 저장 디바이스들 모두에 위치할 수 있다. 일부 예에서, 제어기 환경(1240)의 구성요소는 다른 구성요소와 연결될 필요가 없다.

제어기 환경(1240)은 렌즈 배열체(1206), 전자 빔 소스(1246), 렌즈 배열체(1207), 이온 빔 소스(1247), 광원(1211)에 결합될 수 있고, 예를 들어 렌즈 전극 및/또는 방출 소스 전압의 변경을 통해서, 전자 빔, 이온 빔, 및/또는 광 빔의 상이한 특성들을 변경하기 위해서 제어 로직(1248)을 포함할 수 있다. 제어기 환경(1240)은 또한, 타겟(1202), 조향 전극(1224) 및 반사기(1212)의 각각의 병진운동 및/또는 회전을 변화시키기 위해서 이동 스테이지 제어부(1250, 1252, 1254)로 이동 스테이지(1210, 1234, 1238)에 결합될 수 있다. 제어기 환경(1240)은 광 입자들(1214a 내지 1214f)과 연관된 광학 검출 신호를 수신하기 위해 광 검출 I/O(1256)로 광 검출기(1222)에 추가로 결합될 수 있다. 제어기 환경(1240)은 또한, 조향 전극(1224)에 의해 지향된 2차 전자(1226a, 1226b)와 연관된 입자 검출 신호를 수신하도록 입자 검출기 I/O(1258)로 입자 검출기(1228)에 결합될 수 있다. 대표적인 실시예에서, 입자 검출기(1228) 및 광학 검출기(1222)로부터의 검출 신호는, 전자 빔(1204)/이온 빔(1205)/(광원(1211)으로부터의) 광 빔과 타겟(1202) 간의 상호 작용에 기초하여 동시에 수신될 수 있다. 추가적인 예에서, 검출된 신호, 샘플 이미지, 전극 전압, 스테이지 매개변수 등을 나타내도록 디스플레이(1260)가 위치될 수 있다.

반사기, 검출기 및 조향 전극 구성요소를 정렬하기 위한 컴퓨터 프로그램은 디지털 컴퓨터에 의해 실행되는 소프트웨어 또는 펌웨어 명령어으로서 구현될 수 있다. 예를 들어, 임의의 개시된 기술은, 현미경 작업 시스템의 일부인 컴퓨터 또는 다른 컴퓨팅 하드웨어에 의해 실시될 수 있다. 현미경 작업 시스템은 검출기(1218, 1228)에 연결되거나 달리 통신될 수 있고, 광학 신호 및 대전 입자 검출 신호를 수신하도록 그리고 이미징 또는 재료 분석 계산(예를 들어, 본원에 개시되거나 포함된 기술 중 임의의 것)을 실시하도록 프로그래밍되거나 구성될 수 있다. 컴퓨터는 하나 이상의 프로세서(처리 디바이스) 및 유형적, 비-일시적 컴퓨터-판독 가능 매체(예를 들어, 하나 이상의 광학 매체 디스크, (DRAM 또는 SRAM과 같은) 휘발성 메모리 디바이스 또는 (하드 드라이브, NVRAM 및 솔리드 스테이트 드라이브(예를 들어, 플래시 드라이브)와 같은) 비휘발성 메모리 또는 저장 장치를 포함하는 컴퓨터 시스템일 수 있다. 하나 이상의 프로세서는, 하나 이상의 유형적, 비-일시적인 컴퓨터-판독 가능 매체에 저장된 컴퓨터-실행 가능 명령어를 실행할 수 있고, 그에 의해 개시된 기술 중 임의의 것을 실시할 수 있다. 예를 들어, 개시된 실시예들 중 임의의 것을 실시하기 위한 소프트웨어는, 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때, 하나 이상의 프로세서로 하여금 개시된 기술들 중 임의의 것을 실시하게 하는 컴퓨터-실행 가능 명령어로서 하나 이상의 휘발성, 비 일시적인 컴퓨터 판독 가능 매체 상에 저장될 수 있다. 계산 결과는 (예를 들어, 적절한 데이터 구조 또는 참조 표로) 하나 이상의 유형적, 비일시적 컴퓨터-판독 가능 저장 매체에 저장될 수 있고 및/또는 예를 들어 디스플레이(1260) 상에서 그래픽 사용자 인터페이스를 디스플레이함으로써 사용자에게 출력될 수 있다.

이차 입자의 검출을 향상시키기 위해 사용될 수 있는 시스템, 방법, 및 장치에 관한 부가적인 실시예들 및 세부 사항이, 2017년 12월 27일자로 출원되고, 본원의 일부로서 간주되고 그 전체가 본원에서 참조로 포함되는, "거울 기반 광 이미징 대전 입자 현미경에서 SE 검출을 향상시키기 위한 방법 및 장치"라는 명칭의 미국 가출원 제62/610,822호에서 설명되어 있다.

도 13은 개시된 기술의 실시예를 이용하여 현미경 작업을 실시하기 위한 예시적인 방법(1300)을 나타내는 흐름도이다. 특정 실시예는 제한적인 것으로 간주되지 않아야 하는데, 이는 개시된 방법 작용이 단독으로, 다른 순서로, 또는 적어도 부분적으로 서로 동시에 실시될 수 있기 때문이다. 또한, 개시된 방법들 또는 방법 동작들 중 임의의 것이 본원에서 개시된 임의의 다른 방법 또는 방법 동작들로 실시될 수 있다.

1310에서, 현미경 작업 시스템은, 전자 빔이 샘플 위치에서 샘플과 상호 작용하여 제1-모드 광자 및 전자가 방출되도록 하는 제1 현미경 작업 모드에서 동작된다. 이러한 실시예에서, 제1-모드 광자는 음극선발광 프로세스를 통해 생성된 광자를 포함한다.

1312에서, 현미경 작업 시스템은, 이온 빔이 샘플 위치에서 샘플과 상호 작용하여 제2-모드 광자가 방출되도록 하는 제2 현미경 작업 모드에서 동작된다. 이러한 실시예에서, 제2-모드 광자는 이온-유도 발광 프로세스를 통해 생성된 광자 및 원자 탈-여기 프로세스를 통해 생성된 광자를 포함한다.

제2 현미경 작업 모드가 제1 현미경 작업 모드 이전에 실시될 수 있으므로, 도시된 순서는 제한적이지 않다는 것을 이해해야 한다. 또한, 특정 경우에, 모드들이 적어도 부분적으로 겹칠 수 있다.

특정 실시예에서, 방법은, 제1 현미경 작업 모드 중에 전자 빔이 반사기의 제1 개구를 통과하도록 그리고 제2 현미경 작업 모드 중에 이온 빔이 반사기의 제2 개구를 통과하도록, 반사기를 샘플 위치에 인접 배치하는 단계를 더 포함한다. 추가적인 실시예에서, 방법은, 제1 현미경 작업 모드 중에 전자 빔이 반사기의 개구를 통과하도록 반사기를 샘플 위치에 인접 배치하는 단계 및 제2 현미경 작업 모드 중에 이온 빔이 반사기의 개구를 통과하도록 반사기를 재배치하는 단계를 더 포함한다. 다른 실시예에서, 방법은, 제1 현미경 작업 모드 또는 제2 현미경 작업 중에 전자 빔이 슬롯형 개구를 통과하도록 반사기를 샘플 위치에 인접 배치하는 단계 및 상이한 각도에서 샘플을 타겟팅하도록 반사기를 선택적으로 회전 또는 이동시키는 단계를 더 포함한다.

도 13에 도시된 방법과 협력하여, 하나 이상의 분석 프로세스가 실시될 수 있다. 예를 들어, 특정 실시예에서, 방법은, 탈-여기 프로세스를 통해서 생성된 광자의 파장을 원소의 스펙트럼 프로파일과 상관시킴으로써 샘플의 원소 분석을 실시하는 단계를 더 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 방법은, 적어도 부분적으로 (전술한 바와 같이) 탈-여기 프로세스를 통해 생성된 광자를 기초하여, 샘플의 깊이 프로파일 링, 엔드포인팅(endpointing), 또는 그 둘 모두를 실시하는 단계를 더 포함할 수 있다.

추가적인 실시예에서, 제1 현미경 작업 모드 및 제2 현미경 작업 모드는 공통 반사기 및 공통 검출 유닛을 사용한다. 또한, 일부 실시예에서, 2차 대전 입자는 제1 현미경 작업 모드 및 제2 현미경 작업 모드 모두에서 생성되며, 방법은, 대전 입자 빔(CPB)-샘플 상호작용을 기초로, 샘플로부터 방출된 2차 대전 입자를 반사기 및 CPB 축으로부터 멀리 지향시키기 위해서, 조향 전극을 반사기에 인접 배치하는 단계를 더 포함한다.

추가적인 예시적 실시예에서, 방법은, 광자 빔이 샘플 위치에서 샘플과 상호 작용하여 라만 광자 방출을 유발하는 제3 현미경 작업 모드에서 현미경 작업 시스템을 동작시키는 단계를 더 포함한다.

IV. 결론 비고

개시된 기술의 원리를 도시하고 설명하였지만, 당업자는, 개시된 실시예가 그러한 원리를 벗어나지 않고도 배열 및 상세 부분에서 수정될 수 있다는 것을 명확하게 이해할 것이다. 예를 들어, 개시된 기술 중 하나 이상의 양태가 다른 실시예에 적용될 수 있다. 개시된 기술의 원리들이 적용될 수 있는 많은 가능한 실시예의 관점에서, 도시된 실시예들은 단지 기술의 바람직한 예라는 것 그리고 본원의 범위를 제한하는 것으로 취해지지 않아야 한다는 것이 인식되어야 한다.

Claims

시스템으로서:
이온 빔을 생성하도록 구성된 이온 빔 소스로서, 상기 이온 빔은 샘플 위치에 도달하기 이전에 반사기를 통과하게 되는, 이온 빔 소스;
전자-빔을 생성하도록 구성된 전자 빔 소스로서, 상기 전자-빔은 샘플 위치에 도달하기 이전에 반사기를 통과하게 되는, 전자 빔 소스;를 포함하되,
상기 반사기는 상기 샘플 위치 및 이온 빔 소스 및 전자 빔 소스 사이에 배치되며, 상기 반사기는 상기 샘플과 상기 이온 빔 또는 상기 전자 빔 중 어느 하나 사이의 상호 작용으로부터 초래되는, 상기 샘플 위치에서 샘플로부터 방출된 광을 수용하도록 성형되고, 상기 반사기는 상기 광을 광 검출 시스템으로 반사시키도록 추가로 성형되는, 시스템.
제1항에 있어서,
상기 반사기가 포물선형 형상의 거울 표면을 포함하는, 시스템.
제1항에 있어서,
상기 반사기가 타원형 형상의 거울 표면을 포함하는, 시스템.
제3항에 있어서,
상기 광 검출 시스템은, 진공 시스템의 내부 또는 외부에 있는 광검출기에 광학적으로 결합된 입력 단부 및 출력 단부를 갖는 광섬유 케이블을 포함하고, 상기 타원형 형상의 거울 표면은 상기 샘플로부터 방출된 광을 상기 광섬유 케이블의 입력 단부에 집속하도록 구성되는, 시스템.
제1항에 있어서,
상기 반사기에 결합되고 상기 반사기를 상기 샘플 위치에 대해서 그리고 전자 빔 축 및 이온 빔 축에 대해서 이동시키도록 구성된 이동 스테이지를 더 포함하는, 시스템.
제1항에 있어서,
상기 반사기는 상기 전자 빔이 상기 반사기의 내부로 통과할 수 있게 허용하도록 위치된 제1 개구와, 상기 이온 빔이 상기 반사기의 내부로 통과할 수 있게 허용하도록 위치된 제2 개구를 포함하는, 시스템.
제6항에 있어서,
상기 제1 개구 및 상기 제2 개구가 슬롯형 개구인, 시스템.
제1항에 있어서,
상기 반사기는 제1 반사기 위치에서 상기 반사기의 내부로 상기 전자 빔을 통과시키는 것을 허용하고 제2 반사기 위치에서 상기 반사기의 내부로 상기 이온 빔을 통과시키는 것을 허용하도록 위치된 개구를 포함하는, 시스템.
제8항에 있어서,
상기 반사기 및 상기 샘플은, 상기 반사기를 상기 제1 반사기 위치로 그리고 상기 제2 반사기 위치로 이동시키도록 구성된 제어 가능한 스테이지에 결합되는, 시스템.
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제1항에 있어서,
광자 빔을 생성하고 광자-빔 축을 따라 샘플 위치에서 집속하도록 구성된 광 빔 소스를 더 포함하고, 상기 반사기는 상기 샘플과 상기 광자 빔 사이의 상호 작용에 기인하는, 상기 샘플로부터 방출되는 광을 수용하도록 더 배치 및 구성되는, 시스템.
제12항에 있어서,
상기 샘플로부터 방출된 광이 라만 방출에 상응하는, 시스템.
제12항에 있어서,
상기 샘플로부터 방출된 광이 라만 산란에 상응하는, 시스템.
전자 빔이 샘플 위치에서 샘플과 상호 작용하고 광자 검출 시스템으로써 제1-모드 광자를 수용하는 제1 현미경 작업 모드에서 현미경 작업 시스템을 동작시키는 단계로서, 상기 제1-모드 광자는 음극선발광 프로세스를 통해서 생성된 광자를 포함하는, 단계; 및
이온 빔이 샘플 위치에서 샘플과 상호 작용하고 광자 검출 시스템으로써 제2-모드 광자를 수용하는 제2 현미경 작업 모드에서 현미경 작업 시스템을 동작시키는 단계로서, 상기 제2-모드 광자는 이온-유도 발광 프로세스를 통해 생성된 광자 및/또는 원자 탈-여기 프로세스를 통해서 생성된 광자를 포함하는, 단계;를 포함하는, 방법.
제15항에 있어서,
반사기를 상기 샘플 위치에 인접 배치하는 단계를 더 포함하여,
상기 제1 현미경 작업 모드 중에 상기 전자 빔이 상기 반사기의 제1 개구를 통과하고, 상기 제2 현미경 작업 모드 중에 상기 이온 빔이 상기 반사기의 제2 개구를 통과하게 되는, 방법.
제15항에 있어서,
상기 샘플 상의 상기 전자 빔 또는 이온 빔의 입사각을 변경하기 위해 반사기를 선택적으로 회전시키거나 이동시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
제17항에 있어서,
상기 반사기가 상기 전자 빔 또는 상기 이온 빔의 입사각이 변경될 수 있게 허용하도록 구성되는 하나 이상의 슬롯형 개구를 포함하는, 방법.
제15항에 있어서,
원자 탈-여기 프로세스를 통해 생성된 상기 광자의 파장을 원소의 스펙트럼 프로파일과 상관시킴으로써 상기 샘플의 2차원 원소 분석을 실시하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제15항에 있어서,
상기 원자 탈-여기 프로세스를 통해 생성된 상기 광자에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 샘플의 3차원 깊이 프로파일링, 엔드포인팅(endpointing) 또는 그 둘 모두를 실시하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제15항에 있어서,
상기 제1 현미경 작업 모드 및 상기 제2 현미경 작업 모드가 광자 검출 시스템의 공동 반사기를 이용하는, 방법.
제15항에 있어서,
2차 대전 입자가 상기 제1 현미경 작업 모드 및 상기 제2 현미경 작업 모드 모두에서 발생되고, 상기 방법은 상기 샘플로부터 방출된 2차 대전 입자를 지향시키도록 조향 전극을 반사기에 인접하게 배치하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제15항에 있어서,
광자 빔이 상기 샘플과 상호 작용하고 라만 방출을 유발하는 제3 현미경 작업 모드에서 현미경 작업 시스템을 동작시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
제15항에 있어서,
광자 빔이 상기 샘플과 상호 작용하고 라만 산란(scattering)을 유발하는 제3 현미경 작업 모드에서 현미경 작업 시스템을 동작시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
이온 빔을 생성하고 이온-빔 축을 따라 샘플 위치에서 집속하도록 구성된 이온 빔 소스;
전자 빔을 생성하고 전자-빔 축을 따라 샘플 위치에서 집속하도록 구성된 전자 빔 소스; 및
상기 샘플과 상기 이온 빔의 상호 작용에 의해서 그리고 상기 샘플과 상기 전자 빔의 상호 작용에 의해서 생성된 광자를 검출하기 위해서 일치점 기하형태(coincident point geometry)를 통해서 구성된 공유 광자 검출 시스템;을 포함하는, 시스템.