KR102557373B1 - 집속 이온 빔 불순물 식별 - Google Patents

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Abstract

하전 입자 빔(CPB) 렌즈 및 이온 빔 컬럼을 가진 듀얼 빔 시스템은 분석 모드에서 동작할 수 있다. 분석 모드에서, 이온 빔 컬럼으로부터의 이온 빔은 CPB에 의해 1차 이온 빔 및 하나 이상의 1차가 아닌 이온 빔들을 포함한 하나 이상의 성분 빔들로 편향될 수 있다. 듀얼-빔 시스템은 1차가 아닌 이온 빔들의 이온 종들을 식별할 수 있다.

Description

집속 이온 빔 불순물 식별{FOCUSED ION BEAM IMPURITY IDENTIFICATION}
본 개시는 이온 빔 내에서 불순물들의 검출을 위한 장치 및 방법들과 관련된다.
하전 입자 빔 시스템들은, 집적 회로들, 자기 레코딩 헤드들, 및 포토리소그래피 마스크들과 같은, 소형 디바이스들의 제조, 보수, 및 검사를 포함한, 다양한 애플리케이션들에서 사용된다. 듀얼-빔 시스템들은 통상적으로 타겟에 대해 최소 손상을 가진 고-분해능 이미지를 제공할 수 있는 주사 전자 현미경(SEM, scanning electron microscope), 및 기판들을 변경하기 위해(예컨대, 밀링(milling)에 의해) 및 이미지들을 형성하기 위해 사용될 수 있는 집속 또는 성형 빔 시스템과 같은 이온 빔 시스템을 포함한다.
일반적으로, SEM의 최종 렌즈는 이온 빔의 궤적을 변경할 수 있고 또한 듀얼-빔 시스템의 다양한 다른 기능들을 간섭할 수 있는 자기장을 생성한다. 예를 들어, 기판의 조성에 대한 이미지 또는 정보는 1차 이온 빔이 타겟에 부딪힐 때 사출된 2차 입자들을 수집함으로써 획득될 수 있지만, SEM의 자기장은 2차 입자들의 경로를 변경하고 그것들을 수집하게 어렵게 한다. 통상적으로, 이러한 문제에 대한 해법은 이온 빔을 사용할 때 또는 이온 빔의 특정한 기능들을 사용할 때 SEM을 턴 오프하는 것이다.
집속 이온 빔들(Focused Ion Beams, FIBs)은 스퍼터링(sputtering), 즉 기판 표면으로부터 원자들 및 분자들을 물리적으로 제거함으로써 밀링한다. FIB 시스템들은 일반적으로, 통상적으로 래스터 패턴으로, 기판의 표면 위로 이온들의 집속 빔을 지향시킴으로써 동작한다. 이온들은 통상적으로 액체 금속 이온 소스(Liquid Metal Ion Source, LMIS) 또는 플라즈마 소스로부터 추출된다. 추출된 이온들은 일련의 애퍼처들(aperture) 및 정전 렌즈들(electrostatic lenses)을 사용하여 가속되고 기판으로 집속된다.
FIB들을 사용할 때, 빔은 잠재적으로 기판을 손상시킬 수 있는 불순물들이 없는 것이 바람직하다. 따라서, 개선된 듀얼 빔 시스템들에 대한 계속된 요구가 있다.
시스템들은 분석 모드(analysis mode) 및 이미징 모드(imaging mode)에서 동작하도록 구성된 하전 입자 빔(CPB, charged particle beam) 자기 렌즈 및 이온 빔을 기판으로 지향시키도록 구성된 이온 빔 컬럼(ion beam column)을 포함한다. 렌즈 구동기는 CPB 자기 렌즈에 결합된다. 분석 모드에서, CPB 자기 렌즈는 이온 빔을 하나 이상의 성분 빔들로 편향시키기 위해 에너자이징(energizing)되며, 이미징 모드에서, CPB 자기 렌즈는 기판의 이미징과 연관된다. 몇몇 예들에서, CPB는 전자 빔이다. 다른 예들에서, 분석 모드에서, 렌즈 구동기는 분석 여기(analysis excitation)를 인가하도록 구성되며, 이미징 모드에서, 렌즈 구동기는 분석 여기보다 큰 이미징 여기(imaging excitation)를 인가하도록 구성된다. 통상적인 예들에서, 이미징 여기는 분석 여기의 크기의 적어도 10배의 크기를 갖는다. 다른 실시예들에서, 이온 빔 수집기는 이온 빔의 개개의 성분 빔들 및 이온 빔 수집기에 결합되며 이온 빔의 개개의 성분 빔들을 수신하기 위해 이온 빔 수집기를 이동시키도록 구성된 액추에이터(actuator)를 선택적으로 수용하도록 위치된다. 몇몇 예들에서, 이온 빔 수집기는 패러데이 컵(Faraday cup)이며 렌즈 구동기는 복수의 분석 여기들을 CPB 자기 렌즈에 제공하도록 동작 가능하다. 추가 예들에서, 이온 빔 수집기는 선택적으로 지향된 하나 이상의 이온 빔 성분들에 투과성인 애퍼처(aperture)를 정의한 애퍼처 플레이트를 포함한다. 몇몇 경우들에서, 제어기는 CPB 자기 렌즈를 위한 분석 여기 또는 이미징 여기를 선택하기 위해 렌즈 구동기(lens driver)에 결합된다. 다른 예들에서, 이온 빔 검출기 및 액추에이터가 제공되며, 여기에서 제어기는 이온 빔 검출기 및 액추에이터에 결합된다. 이온 빔 수집기에서의 적어도 하나의 전류에 기초하여, 이온 빔의 성분의 조성이 결정된다. 추가 예들에서, 시스템 제어기는 또한 이온 빔 성분들 중 적어도 하나와 연관된 빔 전류들을 추정하도록 구성된다. 계속해서 다른 실시예들에서, 제어기는 이미징 모드 및 분석 모드에서 CPB 자기 렌즈를 선택적으로 동작시키며, 분석 모드에서 이동 가능한 애퍼처를 스캔하도록 구성된다. 특정한 예에서, 가스 매니폴드(gas manifold)는 이온 소스에 결합되며 하나 이상의 대응하는 이온 빔 성분들을 생성하기 위해 하나 이상의 가스들을 이온 소스에 선택적으로 제공하도록 구성된다.
방법들은 이온 빔을 기판으로 지향시키는 것 및 이온 빔의 적어도 하나의 빔 성분을 선택적으로 편향시키기 위해 분석 모드에서 CPB 자기 렌즈를 동작시키는 것을 포함한다. 적어도 하나의 편향된 빔 성분과 연관된 전류 또는 조성이 식별된다. 대안적으로, 하나 이상의 빔 성분들의 존재가 식별된다. 다른 예들에서, 이미지 여기는 이미징 모드에서 인가되며 분석 여기는 분석 모드에서 인가되고, 여기에서 이미징 여기의 크기는 분석 여기의 크기보다 적어도 10배 더 크다. 몇몇 대안들에서, 이온 빔은 분석 모드에서의 분석 여기에 응답하여 하나 이상의 성분 빔들로 편향되며 적어도 하나의 편향된 성분 빔의 위치가 측정된다. 몇몇 경우들에서, 복수의 편향된 성분 빔들과 연관된 위치들 및 전류들이 측정된다. 통상적으로, 측정된 위치들 중 일부 또는 모두는 각각의 전하 대 질량 비들과 연관된다. 대표적인 예에서, 분석 모드에서, 이온 빔은 각각의 성분 빔들에 대응하는 위치들에서 기판을 밀링하도록 동작되며, 성분 빔들은 밀링된 스팟들에 기초하여 식별된다. 다른 예들에서, 분석 모드에서, 분석 여기의 크기는 변경되며 이온 빔의 적어도 하나의 성분은 분석 여기의 대응하는 크기에 기초하여 식별된다.
앞서 말한 것 및 개시된 기술의 다른 목적들, 특징들, 및 이점들은 수반된 도면들을 참조하여 진행되는, 다음의 상세한 설명으로부터 보다 분명해질 것이다.
도 1a는 이온 빔 분석을 수행하기 위한 대표적인 듀얼-빔 시스템을 예시한다.
도 1b는 분석을 겪고 있는 1차 제논 빔에 대한 대표적인 이온 빔 밀링 패턴을 예시한다.
도 1c는 자기 분산기를 포함한 이온 빔 분석을 수행하기 위한 대표적인 듀얼-빔 시스템을 예시한다.
도 2는 이온 빔 컴포넌트들을 식별하는 대표적인 방법을 예시한다.
도 3a는 하나 이상의 이온 빔 성분들의 크기들을 수량화하기 위한 대표적인 빔 수집기를 예시한다.
도 3b는 하나 이상의 이온 빔 성분들의 크기들을 수량화하기 위해 이온 빔으로 삽입 가능한 대표적인 빔 블록을 예시한다.
도 3c는 도 3b의 빔 블록 시스템에 대한 빔 위치의 함수로서 측정된 빔 전류의 그래프이다.
도 3d는 고정 빔 수집기를 사용하여 하나 이상의 이온 빔 성분들의 크기들을 수량화하기 위한 분석 여기를 변경하기 위한 대표적인 시스템을 예시한다.
도 3e는 도 3d의 시스템에 대한 분석 여기의 함수로서 측정된 빔 전류의 그래프이다.
도 4는 이온 빔 분석을 수행하기 위한 선택 실드를 포함하는 대표적인 듀얼-빔 시스템을 예시한다.
도 5는 다양한 분석 여기들에서 분석을 겪고 있는 1차 산소 빔에 대한 대표적인 이온 빔 밀링 패턴을 예시한다.
도 6은 듀얼-빔 시스템의 테스트에서 기인한 이온의 제로 포인트로부터 떨어진 물리적 시프트 대 질량/전하 비에 대한 실험 결과들의 그래프이다.
도 7은 제 1 분석 여기에서 두 개의 이온 빔 에너지들에서 이온의 밀링된 스팟의 편향 대 질량/전하 비에 대한 실험 결과들의 그래프이다.
도 8은 제 2 분석 여기에서 두 개의 이온 빔 에너지들에서 이온의 밀링된 스팟의 편향 대 질량/전하 비에 대한 실험 결과들의 그래프이다.
도 9는 1차 질소 빔들과 다양한 불순물들 사이에서의 측정된 간격 대 분석 여기의 그래프이다.
도 10은 개시된 방법들 및 장치를 구현하는데 사용하기 위한 대표적인 컴퓨터 제어 시스템을 예시한다.
도입
하전-입자 현미경 검사는 잘 알려져 있으며, 특히 전자 현미경의 형태로, 미세한 오브젝트들을 이미징하기 위한 점점 더 중요한 기술이다. 이력적으로, 전자 현미경의 기본 속(genus)은 투과 전자 현미경(Transmission Electron Microscope, TEM), 주사 전자 현미경(Scanning Electron Microscope, SEM), 및 주사 투과 전자 현미경(Scanning Transmission Electron Microscope, STEM)과 같은, 다수의 잘 알려진 장치 종들로, 및 또한 부가적으로, 예를 들어, 이온-빔 밀링 또는 이온-빔-유도 증착(Ion-Beam-Induced Deposition, IBID)과 같은 지원 활동들을 허용하는, "기계 가공" 집속 이온 빔(Focused Ion Beam, FIB)을 이용하는, 소위 "듀얼-빔" 툴들(예컨대, FIB-SEM)과 같은, 다양한 서브-종들로의 진화를 겪어왔다.
SEM에서, 주사 전자 빔에 의한 기판의 조사는, 2차 전자들, 후방산란 전자들, X-선들, 및 음극선 발광(적외선, 가시, 및/또는 자외선 광자들)의 형태로, 기판으로부터 "보조" 방사를 생성한다. 예를 들어, 이러한 보조 방사의 하나 이상의 성분들이 검출되며 이미징을 위해 사용될 수 있다. 조사 빔으로서 전자들의 사용에 대한 대안으로서, 하전 입자 현미경 검사는 또한 다른 종들의 하전 입자를 사용하여 수행될 수 있다. 이 점에 있어서, 구절 "하전 입자"는 예를 들어, 전자들, 양의 이온들(예컨대, Ga 또는 Xe 이온들), 음의 이온들, 양성자들, 및 양전자들을 포함하는 것으로서 광범위하게 해석되어야 한다. 이미징 및 국소화된 표면 수정(예컨대, 밀링, 에칭, 증착 등)을 수행하는 것 외에, 하전 입자 현미경은 또한, 분광학을 수행하는 것, 회절도들을 검사하는 것 등과 같은, 다른 기능들을 가질 수 있다.
개시된 실시예들에서, 자기 분산기들(예컨대, 전자-빔 기반 이미지 형성을 위해 제공되는 자기 렌즈들, 자기 스터브들 등)에 의해(또는 다른 하전 입자 빔들을 사용하여) 생성된 자기장들은 통상적으로 이미지 형성에서 사용된 것들보다 적은 전류들을 갖고 생성된 감소된 자기장 세기를 갖고 동작된다. 본 출원에서 사용된, 자기 분산기들에 의해 생성된 장 세기들은 "분산기 여기들"(예를 들어, "렌즈 여기들")에 의존하며, 예를 들면, 분산기 코일들에서 분산 전류들 또는 턴들의 수와 연관될 수 있다. 개시된 예들에서, "제로(zero)" 여기는 예를 들어, 하나 이상의 자기 렌즈들의 자극편들의 잔여 자화, 이온 또는 전자 빔 집속 또는 제어와 연관된 표유 자기장들, 또는 다른 자기장들에서 기인한 표본 상에서의 또는 그에 가까운 관심 영역에서 자기장들을 감소시키거나 또는 제거하기 위해 선택된다. 통상적인 예들에서, 제로 여기(zero excitation)는 상이한 전하 대 질량 비들을 가진 다중-성분 이온 빔의 성분들이 공통 위치에서 또는 그것에 가깝게 집중된 채로 있도록 선택된다. "이미징" 여기는, 전자 이미지(TEM)를 형성하기 위해 주사 전자 현미경(SEM) 또는 성형 투과 전자들에서 타겟 면적 상에서의 전자 빔의 집속과 같은, 연관된 전자 현미경의 이미징 동작과 연관된 분산기 여기들(또는 여기들의 범위)을 나타낸다. 많은 예들에서, 이러한 이미징 여기들은 조작자에 의해 선택 가능한 여기들의 범위를 포함한다. "분석" 여기는 상이한 전하 대 질량 비들을 가진 다중-성분 이온 빔의 성분들이, 이러한 성분들이 각각의 성분의 각각의 전하 대 질량 비의 함수들인 상이한 위치들에서의 테스트 표면상에 입사되도록 표본 또는 다른 테스트 표면에서 또는 그 가까이에서 분산되도록 선택되는 분산기 여기(또는 여기들의 범위)이다. 여기 값들의 범위에서의 특정 값들은 의도된 성분 분포를 생성하기 위해 선택될 수 있다. 몇몇 경우들에서, 여기들은 특정한 기자력들(magnetic-motive forces, MMFs)과 연관되는 것으로 나타내어지며, 여기에서 MMF는 전류로 에너자이징된 분산기 코일에서 분산 전류 및 턴들의 수의 곱이다. 몇몇 예들에서, 자기 분산기의 분석 모드 동작에서 기인한 빔 성분들은 빔 성분의 존재가 주지되도록 허용하기 위해 편향된다면 식별된 것으로 나타내어진다. 몇몇 경우들에서, 전하 대 질량 비, 전하, 질량, 또는 빔 성분들과 연관된 전하 및 질량 양쪽 모두가 결정된다. 본 출원에서 사용된, 이러한 결정들은 빔 성분 조성 및/또는 빔 성분 크기들을 제공하는 것으로 언급된다.
본 출원에서 사용된, "빔 수집기(beam collector)"는 이온 빔 또는 그것의 성분들을 수신하고 성분 빔의 진폭을 결정하기 위해 측정될 수 있는 대응 신호, 통상적으로 전기 전류를 생성하도록 동작 가능하다. 대표적인 예들은 패러데이 컵들 또는 다른 도전성 셸들을 포함하지만, 다른 애퍼처들 또는 판 에지들을 사용한 빔 블록들, 또는 전기 이온 검출기들이 사용될 수 있다.
몇몇 예들에서, 이온 빔 성분들은 실리콘 기판과 같은 테스트 기판에서 연관된 스팟들을 밀링하기 위해 사용된다. 밀링된 기판 및 밀링된 스팟들의 이미지는 이온 전하 대 질량 비들과 스팟들을 연관시키기 위해 프로세싱될 수 있다. 본 출원에서 사용된, "이미지"는 시각적 이미지뿐만 아니라 시각적 이미지의 디지털 또는 다른 저장된 표현을 나타낸다. 또한, 단수형 형태들 "a", "an", 및 "the"은 문맥이 그 외 명확히 서술하지 않는다면 복수형 형태들을 포함한다. 부가적으로, 용어 "포함하다"는 "포함시키다"를 의미한다. 뿐만 아니라, 용어 "결합된"는 반드시 결합된 아이템들 사이에서 중간 요소들의 존재를 배제하는 것은 아니다.
본 출원에서 설명된 시스템들, 장치, 및 방법들은 임의의 방식으로 제한하는 것으로서 해석되지 않아야 한다. 대신에, 본 개시는 단독으로 및 서로 다양한 조합들 및 서브-조합들로, 다양한 개시된 실시예들의 모든 신규 및 명확하지 않은 특징들 및 양상들에 관한 것이다. 개시된 시스템들, 방법들, 및 장치는 임의의 특정 양상 또는 특징 또는 그것의 조합들에 제한되지 않으며, 개시된 시스템들, 방법들, 및 장치가 임의의 하나 이상의 특정 이점들이 존재하거나 또는 문제들이 해결되도록 요구하지 않는다. 동작의 임의의 이론들은 설명을 가능하게 하는 것이지만, 개시된 시스템들, 방법들, 및 장치는 이러한 동작의 이론들에 제한되지 않는다.
개시된 방법들 중 일부의 동작들은 편리한 프리젠테이션을 위해 특정한, 순차적인 순서로 설명되지만, 설명의 이러한 방식은, 특정한 순서화가 이하에서 제시된 특정 언어로 요구되지 않는다면, 재배열을 포함한다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 순차적으로 설명된 동작들은, 몇몇 경우들에서 재배열되거나 또는 동시에 수행될 수 있다. 게다가, 단순성을 위해, 첨부된 도면들은 개시된 시스템들, 방법들, 및 장치가 다른 시스템들, 방법들, 및 장치와 함께 사용될 수 있는 다양한 방식들을 도시하지 않을 수 있다. 부가적으로, 설명은 때때로 개시된 방법들을 설명하기 위해 "생성하다" 및 "제공하다"와 같은 용어들을 사용한다. 이들 용어들은 수행되는 실제 동작들의 고-레벨 추상화들이다. 이들 용어들에 대응하는 실제 동작들은 특정한 구현예에 의존하여 달라질 것이며 이 기술분야의 통상의 기술자에 의해 쉽게 식별 가능하다. 몇몇 예들에서, 값들, 프로시저들, 또는 장치는 "최저", "최상", "최소" 등으로서 참조된다. 이러한 설명들은 많은 사용된 기능적 대안들 간의 선택이 이루어질 수 있음을 나타내도록 의도되며, 이러한 선택들은 다른 선택들보다 양호하고, 작거나, 또는 그 외 선호될 필요는 없다는 것이 이해될 것이다. 예들은 "위", "아래", "상부", "하부" 등으로서 표시된 방향들에 대한 언급과 함께 설명된다. 이들 용어들은 편리한 설명을 위해 사용되지만, 임의의 특정한 공간적 배향을 내포하지 않는다.
예 1
이제 도 1a를 참조하면, 대표적인 실시예에서, 듀얼-빔 시스템(100)은 주사 전자 현미경(SEM)(102) 및 이온 빔 컬럼(104)을 포함한다. SEM(102)은 집광 렌즈(116) 및 대물 렌즈(106)와 같은 하나 이상의 하전 입자 빔(CPB) 렌즈들을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 하나 이상의 CPB 렌즈들은 자기 렌즈들일 수 있으며, 특히, 대물 렌즈들(106)은 자기 대물 렌즈들일 수 있다. 이온 빔 컬럼은 집속된 이온 빔(FIB)을 샘플 S로 제공하도록 배열되며, SEM(102)은 샘플 S의 이미지의 생성을 위해 위치된다. SEM(102) 및 이온 빔 컬럼(104)은 샘플 S를 유지하기 위한 이동 가능한 기판 홀더(110)를 하우징한 진공 챔버(108)에 장착될 수 있다. 진공 챔버(108)는 진공 펌프들(도시되지 않음)을 사용하여 비워질 수 있다. 기판 홀더(110)는 좌표 시스템(150)에 대하여 도시된 바와 같이 X-Y 평면에서 이동 가능할 수 있으며, 여기에서 Y-축은 도면의 평면에 수직이다. 기판 홀더는 또한 샘플 S의 높이에서의 변화들을 보상하기 위해 수직으로(Z-축을 따라) 이동할 수 있다.
몇몇 실시예들에서, SEM(102)은 샘플 S 위로 수직으로 배열될 수 있으며 샘플 S를 이미징하기 위해 사용될 수 있고, 이온 빔 컬럼(104)은 비스듬히 배열될 수 있으며 샘플 S를 기계 가공하고 및/또는 프로세싱하기 위해 사용될 수 있다. 도 1a는 SEM(102) 및 이온 빔 컬럼(104)의 대표적인 배향을 도시한다.
SEM(102)은 전자 소스(112)를 포함할 수 있으며 전자 소스(112)로부터의 "미가공(raw)" 방사 빔을 조작하며 집속, 수차 완화, 크로핑(cropping)(애퍼처를 사용하여), 필터링 등과 같은 동작들을 그것 상에서 수행하도록 구성될 수 있다. SEM(102)은 입자-광축(particle-optical axis)(115)을 따라 전파하는 입력 하전 입자들(예컨대, 전자 빔)의 빔(114)을 생성할 수 있다. SEM(102)은 일반적으로 빔(114)을 샘플 S로 집중시키기 위해 집광 렌즈(116) 및 대물 렌즈(106)와 같은 하나 이상의 렌즈들(예컨대, CPB 렌즈들)을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, SEM(102)은 빔(115)을 조향하도록 구성될 수 있는 편향 유닛(118)을 제공받을 수 있다. 예를 들어, 빔(114)은 조사 중인 샘플에 걸쳐 주사 모션(예컨대, 래스터 또는 벡터 스캔)에서 조향될 수 있다.
상기 언급된 바와 같이, 대물 렌즈(106)(예컨대, 초-고 분해능(UHR) 렌즈)는 이온 빔(124)의 성분들을 검출하고 수량화하기 위해 자기장을 생성하도록 구성될 수 있는 자기 렌즈이다. 자기 대물 렌즈(106)는 계속해서 더 큰 자기장 크기들과 연관되는, "제로(zero)" 모드, 분석 모드, 및 이미징 모드에서 동작하도록 에너자이징될 수 있다.
이하에서 추가로 상세하게 설명되는 바와 같이, 분석 모드에서 자기 대물 렌즈(106)의 동작은 이온 빔 컬럼(104)에 의해 생성된 이온 빔(124) 내에서 상이한 원자 종들 및/또는 동위원소들과 같은 이온 빔 성분들의 분산을 유도하기에 충분히 강한 샘플 가까이에서 분석 자기장을 생성할 수 있다. 다시 말해서, 분석 자기장은 이온 빔(124)을 하나 이상의 성분 빔들로 나눌 수 있다. 성분 빔들은 선택된 이온(FIB 밀링 또는 다른 동작에서의 사용을 위해 의도된 이온과 같은)을 포함한 1차 이온 빔, 및 1차가 아닌(non-primary) 이온들 또는 바람직하지 않은 동위원소들(예를 들어, 완전히 제거되지 않은 이전에 선택된 이온과 연관된 이온들)을 포함한 하나 이상의 빔들을 포함할 수 있다. 분석 모드에서 동작할 때, 분석 여기는 대물 렌즈(106)에 인가된다. 몇몇 특정한 실시예들에서, 분석 여기는 약 0 암페어-턴(At) 내지 500 At 사이, 및 특히 약 100 At 내지 약 300 At 사이에서의 기자력(MMF)에 대응한다. 제로 모드에서 자기 대물 렌즈(106)의 동작은, 예를 들어, 렌즈 자극편에 의해 야기된 잔여 자화를 소거하고, 그에 의해 이온 빔 컬럼 밀링을 위한 제로-필드(또는 저 필드) 조건을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 제로 모드에서 동작할 때, 대물 렌즈(106)는 약 -20 At 내지 20 At 사이에서의 MMF들과 같은 비교적 낮은 여기를 갖고 동작하도록 구성될 수 있다. 이미징 모드에서 동작할 때, 대물 렌즈(106)는 통상적으로 분석 여기의 크기보다 적어도 10배 더 큰 크기를 가진, 이미징 여기를 갖는 이미징 자기장을 생성하도록 구성될 수 있다. 몇몇 특정한 실시예들에서, 이미징 여기는 약 1000 At 이상일 수 있다.
듀얼-빔 시스템(100)은 그 중에서도 편향 유닛(118), 하전 입자 빔(CPB) 렌즈들(106, 116), 및 검출기들(도시되지 않음)을 제어하기 위해, 및 디스플레이 유닛 상에서 검출기들로부터 수집된 정보를 디스플레이하기 위해 컴퓨터 프로세싱 장치 및/또는 제어 유닛(128)을 추가로 포함할 수 있다. 제어 유닛(128)은 또한 이온 빔(124) 상에서 분석을 수행하여, 예를 들어, 분석 모드에서 생성된 이온 빔 성분 간격들에 기초하여 성분 이온들의 크기 및 종들을 식별할 수 있다. 몇몇 경우들에서, 제어 컴퓨터(130)는 다양한 여기들을 수립하고, 이미징 데이터를 기록하며, 일반적으로 SEM 및 FIB 양쪽 모두의 동작을 제어하기 위해 제공된다.
계속해서 도 1a를 참조하면, 이온 빔 컬럼(104)은 이온 소스(예컨대, 플라즈마 소스(120)) 및 이온 빔 광학(122)을 포함할 수 있다. 예시된 실시예에서, 이온 빔 컬럼(104)은 플라즈마 집속 이온 빔(plasma focused ion beam, PFIB)이지만, 다른 실시예들에서, 이온 빔 컬럼(104)은 액체 금속 이온 소스(liquid metal ion source, LMIS)를 가진 표준 집속 이온 빔(FIB), 또는 집속 이온 빔 컬럼과 호환 가능한 임의의 다른 이온 소스일 수 있다. 이온 빔 컬럼(104)은 이온 빔(124)을 생성하고 및/또는 그것을 이온-광축(125)을 따라 지향시킬 수 있다. 상기 언급된 바와 같이, 이온 빔(104)은 인사이징(incising), 밀링, 에칭, 증팍 등과 같은, 기판상에서 이미징, 프로세싱 및/또는 기계 가공 동작들을 수행하기 위해 사용될 수 있다.
이온 빔이 PFIB인 실시예들에서, 이온 소스(120)는 각각의 밸브들(141A 내지 141D)에 의해 이온 소스(120)에 결합된 가스 소스들(142A 내지 142D)을 포함하는 가스 매니폴드(126)를 통해 복수의 가스들에 유체 결합될 수 있다. 밸브(140)는 가스 매니폴드(126)로부터 이온 소스(120)로 가스들을 선택적으로 결합하기 위해 위치된다. 대표적인 가스들은, 이에 제한되지 않지만, 도 1a에 도시된 바와 같이 제논, 아르곤, 산소, 및 질소를 포함한다. 이온 소스(120)의 동작 동안, 가스가 도입될 수 있으며, 여기에서 그것은 하전되거나 또는 이온화되고, 그에 의해 플라즈마를 형성한다. 플라즈마로부터 추출된 이온들은 그 후 이온 빔 컬럼(104)을 통해 가속되어, 이온 빔이 될 수 있다. 그러나, 이온 빔은 불순물들을 포함할 수 있다. "불순물"은 여기에서 임의의 1차가 아닌 및/또는 바람직하지 않은 이온 종들을 의미하기 위해 사용되며, 예를 들어, 가스 종들 사이에서의 스위칭 후 남아있는 이전-사용된 가스로부터의 이온들, 또는 1차 이온 종들의 바람직하지 않은 동위원소들을 포함할 수 있다. 몇몇 경우들에서, 불순물들은 일정 기간 동안 이온 빔 컬럼을 구동하거나, 또는 가스 공급 라인들을 펌핑함으로써 사용들 사이에서 제거될 수 있지만, 제거하기 위해 요구된 시간 양을 결정하고 빔이 순수한지를 검증하는 것은 어려울 수 있다. 부가적으로, 바람직하지 않은 동위원소들과 같은 불순물들은 일반적으로 이러한 방식으로 제거될 수 없다.
분석 모드로 자기 대물 렌즈(106)를 동작시키는 것은 이온 빔(124)에 임의의 불순물들이 있는지를 결정하기 위해, 및 불순물의 종들 및 이온 빔에 대한 불순물들의 크기를 식별하기 위해 사용될 수 있다. 이온 빔(124)이 샘플 S에서 향해짐에 따라, 대물 렌즈(106)는 분석 모드에서 동작하여, 이온 빔에서의 이온들을 그것들의 원래 궤적으로부터 떨어져 편향시키는 분석 자기장을 생성하고, 그에 의해 이온 빔(124)을 하나 이상의 성분 빔들로 나눌 수 있다. 제어 유닛(128)은 1차가 아닌(예컨대, 불순물이 섞인) 이온 종들 또는 1차 소스(즉, LMIS를 위한 Ga 또는 특정한 플라즈마가 PFIB를 위해 사용된다)가 아닌 동위원소들의 존재를 식별하고 1차가 아닌 종들 또는 동위원소들의 상대적인 양들을 결정하기 위해 편향들(편향 및 연관된 전류의 크기)을 측정할 수 있다. 통상적으로, 알려진 이온의 빔 편향(알려진 전하 대 질량 비)은 다른 이온들 또는 동위원소들의 빔 편향들을 상관시키기 위해 사용될 수 있다. 몇몇 경우들에서, 분석 여기들의 범위는 여기의 함수로서 편향을 결정하기 위해 적용된다. 1차 빔(또는 다른 기준 빔)의 편향은 다음과 같인 산출될 수 있다:
여기에서 x0은 기준 빔의 빔 편향이고, q0은 기준 이온 전하이고, v0은 기준 이온 속도이고, B는 분석 여기에 의해 생성된 자기장의 크기이고, θ는 이온 속도와 자기장 편향 사이의 각도이고, m0은 기준 이온의 질량이고, z는 기준 이온의 전파 거리이고, β=(B z2 sinθ)/2, EB는 이온 빔 전위이며, α=β/√2이다. 양(β)은, 시스템의 기하학적 구조로 인해, 모든 이온들에 대해 동일한 것으로 가정된다.
상수(B, z, 및 β)를 가정하면, 제어 유닛(128)은 다음의 식에 따라 알려지지 않은 이온 종들의 질량-대-전하 비를 식별하기 위해 1차 빔에 대하여 불순물들의 측정된 편향 비를 사용할 수 있다:
여기에서 mn은 알려지지 않은 종들의 이온 질량이고, qn은 알려지지 않은 이온 종들의 전하이고, En은 알려지지 않은 종들의 이온 빔 전위이며(일반적으로, 기준과 동일한 것으로 가정된다, 즉 En = EB), xn은 알려지지 않은 종들의 빔 편향이다. 따라서, xn의 측정은 기준 종들의 편향에 기초하여 부가적인 이온 종들에 대한 질량 대 전하 비의 결정을 허용한다.
일단 알려지지 않은 종들의 질량-대-전하 비가 결정되면, 종들이 식별될 수 있다. 도 1b는 Xe가 1차 성분인 이온 빔의 대표적인 분석을 도시한다. 이온 빔은 테스트 기판으로 향해지며 테스트 기판에서 복수의 스팟들을 밀링하기 위해 사용된다. 도시된 바와 같이, 분석 자기장은 빔을 16개 성분 빔들로 나눈다. 각각의 성분의 질량-대-전하 비들(m/q)이 산출되었으며, 선택된 성분들의 조성들이 도 1b에서 도시된다. 부가적인 성분들이 존재할 수 있지만, 테스트 기판 밀링을 위해 너무 낮은 강도들을 갖는다. 일단 불순물들의 조성들(또는 존재)이 선택되지 않은 이온 종들에 대해 결정되었다면, 제어 유닛(128)은 이온 빔(124)이 주로 선택된 이온 종들로 이루어지도록 원치 않는 구성 성분들을 효과적으로 제거하기 위해 요구된 시간을 결정할 수 있다. 예를 들어, 주 이온 빔 및 불순물 빔 양쪽 모두의 전류가 측정되고 비교될 수 있다. 시스템은 그 후 불순물 빔의 전류가 선택된 임계치 미만일 때까지, 또는 불순물 빔에 의해 밀링된 스팟이 더 이상 가시적이지 않을 때까지 구동(제거)될 수 있다. 대안적으로, 특정 오염물을 제거하기 위해 요구된 시간의 양은 수학적으로 산출될 수 있다. 바람직하지 않은 동위원소들에 대해, 제어 유닛(128)은, 이하에서 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 예를 들어, 선택 실드를 사용하여 1차 빔을 선택할 수 있다.
예 2
도 1c를 참조하여, 대표적인 실시예에서, 듀얼-빔 시스템(160)은 주사 전자 현미경(SEM)(162), 가스 매니폴드(165)에 결합된 이온 빔 컬럼(164), 및 자기 분산기(예컨대, 자기 스터브(166))를 포함한다. 이온 빔 컬럼(164)은 집속된 이온 빔(FIB)을 샘플 S로 제공하도록 배열되며, SEM(162)은 샘플 S의 이미지의 생성을 위해 위치된다. SEM(162) 및 이온 빔 컬럼(164)은 샘플 S를 유지하기 위한 이동 가능한 기판 홀더(170)를 하우징하는 진공 챔버(168)에 장착될 수 있다. 진공 챔버(168)는 진공 펌프들(도시되지 않음)을 사용하여 비워질 수 있다. SEM(162)은 입자-광축(172)을 따라 전파되는 입력 하전 입자들의 빔(예컨대, 전자 빔)을 생성할 수 있다. 이온 빔 컬럼(164)은 인사이징, 에칭, 증착 등과 같은, 기판상에서 이미징, 프로세싱 및/또는 기계 가공 동작들을 수행하기 위해 이온 빔을 생성하며 그것을 이온-광축(174)을 따라 지향시킬 수 있다.
상기 언급된 바와 같이, 듀얼-빔 시스템은 이온 빔을 검출하고 그것의 성분들을 수량화하기 위해 자기장을 생성하도록 구성된 자기 분산기를 포함할 수 있다. 예시된 실시예에서, 자기 분산기는 자기 스터브(166)이다. 다른 실시예들에서, 자기 분산기는, 예를 들어, 렌즈(예컨대, 도 1a의 자기 대물 렌즈(106))의 일 부분일 수 있다. 자기 스터브(166)는 통상적으로 계속해서 더 큰 자기장 크기들과 연관되는, "제로 모드" 및 하나 이상의 분석 모드들에서 동작하도록 에너자이징될 수 있다.
분석 모드에서 자기 스터브(166)의 동작은 이온 빔 컬럼(164)에 의해 생성된 이온 빔 내에서 상이한 원자 종들, 동위원소들, 또는 이온화들과 같은 이온 빔 성분들의 분산을 유도하기에 충분히 강한 샘플 가까이에서 분석 자기장을 생성할 수 있다. 다시 말해서, 분석 자기장은 이온 빔을 하나 이상의 성분 빔들로 나눌 수 있다. 성분 빔들은 선택된 이온을 포함한 1차 이온 빔(FIB 밀링 또는 다른 동작에서 사용하기 위해 의도된 이온과 같은), 및 1차가 아닌 이온들 또는 바람직하지 않은 동위원소들(예를 들어, 완전히 제거되지 않은 이전에 선택된 이온과 연관된 이온들)을 포함한 하나 이상의 빔들을 포함할 수 있다. 분석 모드로 동작할 때, 분석 여기는 자기 스터브(166)에 인가된다. 몇몇 특정한 실시예들에서, 분석 여기는 약 0 암페어-턴(ampere-turns)(At) 내지 500 At 사이, 및 특히 약 100 At 내지 약 300 At 사이의 기자력(MMF)에 대응한다. 제로 모드에서의 자기 스터브(166)의 동작은 예를 들어, 렌즈 자극편에 의해 야기된 잔여 자화를 소거하고, 그에 의해 이온 빔 컬럼 밀링을 위한 제로-필드(또는 저 필드) 조건을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 제로 모드에서 동작할 때, 자기 스터브(166)는 약 -2 At 내지 20 At 사이에서의 MMF들에서와 같은, 비교적 낮은 여기를 갖고 동작하도록 구성될 수 있다.
듀얼-빔 시스템은 자기 스터브(166)의 위치 결정 및 여기를 제어하기 위한 컴퓨터 프로세싱 장치 및/또는 제어 유닛(176)을 추가로 포함할 수 있다. 제어 유닛은 또한 SEM(102) 및 이온 빔 컬럼(104)을 제어할 수 있다. 제어 유닛(176)은 이온 빔에 대한 분석을 수행하여, 예를 들어, 분석 모드로 생성된 이온 빔 성분 간격들에 기초하여 성분 이온들의 크기 및 종들을 식별할 수 있다. 몇몇 경우들에서, 제어 컴퓨터(178)는 다양한 여기들을 수립하고, 데이터를 기록하며, 일반적으로 SEM, FIB, 및 자기 스터브의 동작을 제어하기 위해 제공된다.
자기 스터브(166)는 이온 빔에 임의의 불순물들이 있는지를 결정하기 위해, 및 불순물의 종들 및 이온 빔에 대한 불순물들의 크기를 식별하기 위해 분석 모드에서 동작될 수 있다. 이온 빔이 샘플 S로 향해짐에 따라, 자기 스터브(166)는 분석 모드에서 동작하여, 이온 빔에서의 이온들을 그것들의 원래 궤적으로부터 떨어져 편향시키는 분석 자기장을 생성하고, 그에 의해 이온 빔을 하나 이상의 성분 빔들로 나눌 수 있다. 제어 유닛(176)은 1차가 아닌(예컨대, 불순물이 섞인) 이온 종들 또는 1차 소스(즉, LMIS를 위한 Ga 또는 특정한 플라즈마가 PFIB를 위해 사용된다)가 아닌 동위원소들의 존재를 식별하고 1차가 아닌 종들 또는 동위원소들의 상대적인 양들을 결정하기 위해 편향들(편향 및 연관된 전류의 크기)을 측정할 수 있다. 통상적으로, 알려진 이온의 빔 편향(알려진 전하 대 질량 비)은 다른 이온들 또는 동위원소들의 빔 편향들을 상관시키기 위해 사용될 수 있다. 몇몇 경우들에서, 분석 여기의 범위는 여기의 함수로서 편향을 결정하기 위해 적용된다. 1차 빔(또는 다른 기준 빔)의 편향은 다음과 같이 산출될 수 있다:
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여기에서 x0은 기준 빔의 빔 편향이고, q0은 기준 이온 전하이고, v0은 기준 이온 속도이고, B는 분석 여기에 의해 생성된 자기장의 크기이고, θ는 이온 속도와 자기장 편향 사이의 각도이고, m0은 기준 이온의 질량이고, z는 기준 이온의 전파 거리이고, β=(Bz2sinθ)/2, EB는 이온 빔 전위이며, α=β/√2이다. 양(β)은, 시스템의 기하학적 구조로 인해, 모든 이온들에 대해 동일한 것으로 가정된다.
상수(B, z, 및 β)를 가정하면, 제어 유닛(176)은 다음의 식에 따라 알려지지 않은 이온 종들의 질량-대-전하 비를 식별하기 위해 1차 빔에 대하여 불순물들의 측정된 편향 비를 사용할 수 있다:
여기에서 mn은 알려지지 않은 종들의 이온 질량이고, qn은 알려지지 않은 이온 종들의 전하이고, En은 알려지지 않은 종들의 이온 빔 전위이며(일반적으로, 기준과 동일한 것으로 가정된다, 즉 En = EB), xn은 알려지지 않은 종들의 빔 편향이다. 따라서, xn의 측정은 기준 종들의 편향에 기초하여 부가적인 이온 종들에 대한 질량 대 전하 비의 결정을 허용한다.
본 실시예의 자기 스터브(166)는 이전 실시예의 자기 대물 렌즈 대신에 또는 그것과 조합하여 사용될 수 있다. 자기 스터브(166)는 또한 다음의 실시예들 중 임의의 것과 조합하여 사용될 수 있다.
예 3
도 2를 참조하면, 이온 빔에서 다수의 이온 성분들을 식별하는 대표적인 방법(200)은 202에서 이미징 대물렌즈에 분석 여기를 인가하는 것을 포함한다. 204에서 평가되는 FIB는 분석 여기의 존재 시 테스트 기판에서의 스팟들을 밀링하기 위해 사용된다. 206에서, 밀리된 스팟들 중 일부 또는 모두는 성분 빔 위치들과 연관되며, 208에서, 성분 빔 위치들 중 일부 또는 모두는 빔 조서들 또는 전하 대 질량 비들과 연관된다. 210에서, 이온 빔 크기는 각각의 전하 대 질량 비와 연관된 빔 전류들에 기초하여 추정될 수 있다. 몇몇 예들에서, 212에서, 진공 축출 시간은 원치 않는 이온들과 연관된 빔 강도가 감소되도록 추정될 수 있다.
예 4
몇몇 실시예들에서, 도 3a에 도시된 바와 같이, 이동 가능한 빔 캡처 어셈블리(300)는 이온 빔 내에서 성분들을 식별하고 및/또는 그것의 크기를 수량화하도록 구성될 수 있다. 도 3a의 예에서, 이동 가능한 빔 캡처 어셈블리(300)는 하나 이상의 FIB 성분들을 통과하도록 사이징될 수 있는 내부 도전성 셸(304)에 정의된 애퍼처(302)를 정의한다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 내부 도전성 셸은 또한 단일 FIB 성분을 송신하도록 사이징될 수 있는 애퍼처(310)를 정의하는 외부 도전성 셸(308)로부터 전기적으로 절연된다. 절연 층(312)은 내부 도전성 셸(304) 및 외부 도전성 셸(308)을 전기적으로 분리한다. 내부 및 외부 도전성 셸들(304, 308)은 각각 절연 층(312)에 고정될 수 있다. 애퍼처들(302, 310)은 일반적으로 빔들이 내부 도전성 셸(304)에 의해 정의된 볼륨(314)으로 송신되도록 허용하기 위해 동조된다. 전류 미터(316) 및 바이어스 소스(318)는 통상적으로 내부 도전성 셸(308)에 결합되며, 바람직한 경우에는, 전류 미터(316) 및 바이어스 소스(318)(또는 부가적인 전류 미터들 및/또는 바이어스 소스들) 중 하나 또는 모두에 전기적으로 결합된다. 이동 가능한 빔 캡춰 어셈블리(300)는 입사 이온 빔들 또는 빔 성분들에 대하여 이송 가능하도록 액추에이터(322)에 고정된다. 엑추에이터(322)의 모션은 엑추에이터(322)에 고정되는 인코더(encoder)(324)로 수량화될 수 있다. 다른 예들에서, 이동 가능한 빔 캡처 어셈블리의 이송은 입사 FIB 성분에 걸쳐 애퍼처(302)의 이송을 보고하기 위해 결합된 인코더로 측정된다. 원한다면, 전용 또는 범용 프로세서와 같은 제어기가 이온 빔을 특성화하도록 복수의 애퍼처 위치들에서 전류 값들을 획득하기 위해 액추에이터(322), 인코더(324) 및 전류 미터(316)에 결합될 수 있다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 이온 빔으로부터의 성분 빔들을 생성하기 위해 자기 대물 렌즈에 인가된 분석 여기를 갖고, 대표적인 성분 빔들(320A 내지 320C)이 생성된다. 빔(320B)은 애퍼처(302)에 의해 투과되도록 위치되어 도시된다. 애퍼처(302)를 옮기는 것은 전류들 및 빔 성분들(320A 내지 320C)의 각각에 대한 옮김들이 측정되도록 허용한다. 애퍼처(302)의 위치를 결정하는 것은 이온 빔 성분들의 분석을 위한 특정한 전하 대 질량 비를 선택하는 것에 대응한다. 몇몇 예들에서, 빔 전류에 대한 원치 않는 성분들의 총 기여는 충분하지만, 다른 예들에서, 몇몇 또는 모든 전하 대 질량 비들에서의 전류들이 관심이 있으며 획득된다.
예 5
내부 및 외부 도전성 셸들은 빔 성분들을 분리하도록 요구되지 않는다. 단일 도전성 셸 또는 단일 애퍼처는 충분할 수 있다. 도 3b를 참조하면, 에지(331)를 가진 빔 블록 판(330)은 대표적인 빔 성분들(334A 내지 334C)이 도전성 셸(340)에 도달하는 것을 선택적으로 차단하거나 또는 투과하도록 이동 가능하기 위해 선형 액추에이터(332)에 결합된다. 전류 미터(342)는 도전성 셸(340)에 결합되며 빔 성분 전류의 측정치를 제공한다. 통상적으로, 빔 블록 판(330)은 빔 초점 평면(346)에 또는 그 가까이에 위치된다. 도 3c는 도 3b의 배열과 연관된 빔 블록 에지 위치의 함수로서 측정된 빔 전류의 대표적인 그래프이다. 도시된 바와 같이, 총 빔 전류는 빔 블록 에지가 입력 이온 빔의 부분들을 가리므로 감소되며, 성분 빔 집속 스팟들 사이에서, 빔 전류는 거의 일정한 채로 있다. 다시 말해서, 빔 블록 에지가 전진함에 따라, 빔 성분(334A)은 차단되어 I1로 표현된 빔 성분(334A)의 전류에 대응하는 측정된 빔 전류에서의 강하를 야기한다. 빔 블록 에지가 계속해서 전진함에 따라, 빔 성분들(334A 및 334B)이 차단되어, I2로 표현된, 빔 성분(334B)의 전류에 대응하는 측정된 빔 전류에서의 추가 강하를 야기한다. 결국 모든 3개의 빔들이 차단되어, 빔 성분(334C)의 전류에 대응하는 측정된 빔 전류에서의 강하를 야기한다. 도 3c를 갖고, 빔 전류 및 연관된 전하 대 질량 비들이 추정될 수 있다.
다른 예들에서, 애퍼처 플레이트가 사용되며, 하나 이상의 성분 빔들, 또는 그것의 일 부분을 투과하도록 사이징될 수 있다. 또한, 몇몇 경우들에서, FIB는 고정 애퍼처보다 크도록 디포커싱될 수 있다.
예 6
다른 예들에서, 분석 여기는 변경되며 패러데이 컵과 같은 전류 수집기는 고정된다. 도 3d를 참조하면, FIB 컬럼(350)은 대표적인 FIB 빔 성분들(352A 내지 352C)을 테스트 표면(통상적인, 작업 표면 위치)(354)으로 지향된다. FIB 빔 성분들(352A 내지 352C)은 각각 차례로 패러데이 컵(356)에 의해 수신되며, 각각의 빔 성분의 빔 전류는 전류 미터(358)로 측정된다. 자기 렌즈에 인가된 분석 여기는 변경되며, 수집된 빔 전류는 전류 미터(358)로 측정된다. 여기의 함수로서 대표적인 빔 전류가 3개의 상이한 전하 대 질량 비들을 가진 FIB 성분들에 대해 도 3e에서 예시된다. 빔 성분(352A)의 전류는 I1로 표현되고, 빔 성분(352B)의 전류는 I2로 표현되며, 빔 성분(352C)의 전류는 I3으로 표현된다. 인가된 여기가 증가됨에 따라, 부가적인 빔 성분들이 측정된 전류가 감소하도록 편향된다. 여기는 증가하는 또는 감소하는 선형 또는 비선형 램프(ramp)로서 변경될 수 있으며, 그것의 하나 이상의 여기 스텝들은 각각 하나 이상의 전하 대 질량 비들과 연관될 수 있다. 도 3d의 배열에서, 고정된 패러데이 컵이 사용될 수 있다.
예 7
도 4를 참조하면, 몇몇 실시예들에서, 도 1a에 도시된 것과 유사한 듀얼-빔 시스템(400)은 이미징 컬럼(402)(통상적으로 전자 현미경과 연관된) 및 축(425)을 따라 이온 빔을 지향시키도록 구성되는 이온 빔 컬럼(404)을 포함한다. 분석 여기는 이온 빔(424)의 대표적인 성분들(411, 412, 413)을 편향시키는 자기장을 생성하기 위해 이미징 컬럼(402)의 대물 렌즈(406)로 인가된다. 선택 실드(420)는 X-Y 평면에서 이동 가능하도록 구성되며 적어도 하나의 애퍼처(436)를 포함한다. 선택 실드(420)의 애퍼처(436)는, 선택된 성분 빔, 예를 들어, 성분 빔(412)과 동조되며, 그에 의해 선택된 성분 빔(412)만이 애퍼처(436)를 통과하도록 허용할 수 있다. 기판 홀더(450)는 X- 및 Y-방향들에서 기판 S를 이동시키기 위해 사용되며, 그에 의해 선택된 성분 빔이 기판 S의 표면을 밀링하도록 허용한다. 선택 실드의 다른 위치들은 성분 빔들(411, 413) 중 하나 이상의 선택이 기판(S)을 프로세싱할 때 사용되도록 허가한다.
통상적으로, 대물 렌즈(406)는 이온 빔 분석에서의 사용을 위해 자기장을 생성하기 위해 사용되지만, 몇몇 대안적인 실시예들에서, 대물 렌즈(406) 대신에 또는 그 외에, 자기장 발생기(도시되지 않음)는 분석 자기장을 생성하도록 구성될 수 있다.
예 8
몇몇 예들에서, 자기 대물 렌즈에 인가된 분석 여기는 이온 빔을 하나 이상의 성분 빔들로 편향시키기 위해 사용된다. 편항된 성분 빔들의 하나 이상의 위치들이 측정되며, 연관된 전하 대 질량 비들이 결정된다. 하나 이상의 편향된 성분 빔들의 전류들이 또한 측정되며 선택된 또는 선호된 이온 빔 성분에 대한 성분 빔의 크기를 결정하기 위해 사용된다.
특정한 대표적인 방법에서, 대물 자기 렌즈는 제로 모드에서 활성화될 수 있다. 렌즈가 제로 모드에서 동작하는 동안, 이온 빔은 기판 S의 표면에서 '제로-스팟'을 밀링하기 위해 사용될 수 있다. 자기 대물 렌즈는 그 후 분석 모드에서 활성화되어, 그에 의해 이온 빔을 하나 이상의 성분 빔들로 편향시킬 수 있다. 편향된 이온 빔들은 기판 S의 표면에서 부가적인 스팟들을 밀링할 수 있다. 제어 유닛은 하나 이상의 빔들을 구성하는 종들을 결정하기 위해 부가적인 스팟들의 위치를 사용할 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 방법은, 예를 들어, 상기 설명된 바와 같이 차단 판(200)과 같은, 조정 가능한 차단 판을 사용하여 하나 이상의 성분 이온 빔들 중 하나의 전류를 결정하는 것을 추가로 포함할 수 있다. 선택된 성분 이온 빔은 그것이 패러데이 컵 내에서 수용되도록 차단 판의 애퍼처를 통해 향해질 수 있다. 패러데이 컵에 동작적으로 결합된 전류 미터는 그 후 빔의 전류를 결정하며, 그에 의해 제어 유닛(128)이 이온 빔(124)에 대하여 성분 이온 빔의 크기를 결정하도록 허용할 수 있다.
하나 이상의 불순물들의 아이덴티티들 및 크기들이 결정되면, 상기 설명된 선택 실드와 같은, 선택 실드가 기판을 밀링할 원하는 빔을 선택하기 위해 사용될 수 있다.
예 9
몇몇 특정한 실시예들에서, 듀얼-빔 시스템은 갈륨과 같은, 액체 금속 이온 소스(LMIS)로부터 생성된 이온 빔의 순도를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 자연 발생 갈륨은 이중 동위원소이며, 이것은 그것이 두 개의 동위원소들의 혼합물임을 의미한다: 자연 발생 갈륨에서 원자들의 약 60%를 포함하는 일 동위원소는 약 69의 원자 질량을 가지며, 자연 발생 갈륨에서 원자들의 약 40%를 포함하는 제 2 동위원소는 약 71의 원자 질량을 갖는다. 자기 대물 렌즈에 의해 생성된 분석 자기장은 각각의 동위원소가 상이하게 편향되게 하여, 두 개의 빔들을 생성한다. 빔 전류들 및 변위들은 빔들 중 어떤 것이 어떤 동위원소에 대응하는지를 결정하며 이온 빔에 존재하는 각각의 동위원소의 상대적인 양들을 수량화하기 위해 측정될 수 있다. 이들 동위원소들 중 하나가 기판 프로세싱을 위해 선호된다면, 선택 실드 또는 다른 애퍼처는 단지 선호된 동위원소만이 기판에 도달하도록 허용하기 위해 위치될 수 있다.
예 10
상기 설명된 바와 같이 듀얼-빔 시스템은 산소(O2) 플라즈마 빔의 미량의 불순물들을 양적 및 질적으로 결정하기 위해 사용되었다. 도 5에 도시된 바와 같이, 일련의 스팟들은 기판으로 밀링되었다. 첫 번째로, '제로 스팟'은 약 -20 At의 여기를 갖고 제로 모드에서 초-고 분해능(UHR) 렌즈의 동작 동안 밀링되었다. UHR 렌즈는 그런 다음 분석 모드에서 동작되었으며, 부가적인 스팟들은 Y-방향으로 기판을 이동시키고 각각의 일련의 스팟 밀 스팟의 밀링 간의 분석 여기를 증가시키는 동안 밀링되었다. 도 5에 도시된 바와 같이, UHR 렌즈가 분석 모드에서 동작될 때, 자기장은 빔 성분들의 상이한 편향들을 야기하여 일련의 성분 스팟들을 야기한다. 편향들은 대략 25 At, 대략 50 At, 및 대략 100 At와 같은 다양한 UHR 렌즈 분석 여기들에서, 뿐만 아니라 대략 30kV 및 대략 8kV와 같은, 다양한 빔 에너지들에서 측정되었다.
질적 분석은 각각의 일련의 밀링된 스팟의 성분 스팟들에 대해 수행되었다. 도 6은 30kV의 빔 에너지에서 여러 개의 분석 여기 값들의 각각에 대한 이온의 질량/전하에 의존하여 제로-스팟 위치에 대한 이온 위치에서의 시프트를 예시한다. 필드-의존적 계수들을 분석함으로써, 편향에 대한 다음의 식이 결정되었다:
여기에서 AT는 (At로) UHR 렌즈에 의해 인가된 분석 여기이고, m은 이온 종 질량(ion species mass)이며, q는 이온 종 전하(ion species charge)이다.
도 7 내지 도 8은 8kV 및 30kV 빔 에너지들에 대한 상이한 분석 여기들(25 At 및 50 At)에서의 편향들을 도시한다. 도 7 내지 도 8에서 도시된 바와 같이, 보다 큰 편향들은 보다 낮은 빔 에너지들에 대해 관찰되었으며, 8kV에서의 편향에 대한 다음의 식이 결정되었다:
도 9는 이온 빔의 성분 빔들 간의 간격들이 인가된 여기의 함수로서 1차 또는 선택된 빔으로서 질소를 갖는 것을 도시하는 그래프이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 분석 여기가 증가함에 따라, 이온 빔 성분들 간의 간격들은 증가한다.
예 11
몇몇 예들에서, 일련의 밀링된 스팟들에서 각각의 밀리된 스팟의 형태들 및 윤곽들은 달라질 수 있다. 몇몇 경우들에서, 밀링된 스팟들은 사중극자 조정(quadrupole adjustment)(스테이지가 각각의 스팟 사이에서 y로 이동하는)에 의해 감소될 수 있는 주목할 만한 코마(coma)를 보인다. 형태 및 윤곽을 봄으로써, 최상의 쿼드 값이 코마 비대칭을 감소시키거나 또는 최소화할 경우를 보는 것이 가능하다.
예 12
도 10은 개시된 기술이 구현될 수 있는 대표적인 컴퓨팅 환경의 간단하고, 일반적인 설명을 제공하도록 의도된다. 게다가, 개시된 기술은, 핸드헬드 디바이스들, 다중프로세서 시스템들, 마이크로프로세서-기반 또는 프로그램 가능한 소비자 전자 장치, 네트워크 PC들, 미니컴퓨터들, 메인프레임 컴퓨터들 등을 포함한, 다른 컴퓨터 시스템 구성들과 함께 구현될 수 있다. 개시된 기술은 또한 태스크들이 통신 네트워크를 통해 연계되는 원격 프로세싱 디바이스들에 의해 수행되는 분산형 컴퓨팅 환경들에서 실시될 수 있다.
도 10을 참조하면, 개시된 기술을 구현하기 위한 대표적인 시스템은 하나 이상의 프로세싱 유닛들(1002), 시스템 메모리(1004), 및 시스템 메모리(1004)를 포함한 다양한 시스템 구성요소들을 하나 이상의 프로세싱 유닛들(1002)에 결합하는 시스템 버스(1006)를 포함한, 대표적인 종래의 PC(1000)의 형태로 범용 컴퓨팅 디바이스를 포함한다. 시스템 버스(1006)는 메모리 버스 또는 메모리 제어기, 주변 버스, 및 다양한 버스 아키텍처들 중 임의의 것을 사용한 로컬 버스를 포함한, 여러 유형들의 버스 구조들 중 임의의 것일 수 있다. 대표적인 시스템 메모리(1004)는 판독 전용 메모리(ROM)(1008) 및 랜덤 액세스 메모리(RAM)(1010)를 포함한다. PC(1000) 내에서의 요소들 간의 정보의 전달을 돕는 기본 루틴들을 포함하는, 기본 입력/출력 시스템(BIOS)(1012)이 ROM(1008)에 저장된다. 도 10의 예에서, SEM 및 FIB의 분석, 이미징, 및 다른 동작 모드들을 제어하기 위한 데이터 및 프로세서-실행 가능한 지시들이 메모리(1010A)에 저장되며, 빔 성분들을 식별하고 수량화하기 위한 데이터 및 프로세서-실행 가능한 지시들은 메모리(1010B)에 저장된다.
대표적인 PC(1000)는 하드 디스크로부터 판독하고 그것으로 기록하기 위한 하드 디스크 드라이브, 착탈 가능한 자기 디스크로부터 판독하거나 또는 그것으로 기록하기 위한 자기 디스크 드라이브, 및 광학 디스크 드라이브와 같은 하나 이상의 저장 디바이스들(1030)을 추가로 포함한다. 이러한 저장 디바이스들은 각각, 하드 디스크 드라이브 인터페이스, 자기 디스크 드라이브 인터페이스, 및 광학 드라이브 인터페이스에 의해 시스템 버스(1006)에 연결될 수 있다. 드라이브들 및 그것들의 연관된 컴퓨터 판독 가능한 미디어는 PC(1000)에 대한 컴퓨터-판독 가능한 지시들, 데이터 구조들, 프로그램 모듈들, 및 다른 데이터의 비휘발성 저장을 제공한다. 자기 카세트들, 플래시 메모리 카드들, 디지털 비디오 디스크들과 같은, PC에 의해 액세스 가능한 데이터를 저장할 수 있는 다른 유형들의 컴퓨터-판독 가능한 미디어.
다수의 프로그램 모듈들이, 운영 시스템, 하나 이상의 애플리케이션 프로그램들, 다른 프로그램 모듈들, 및 프로그램 데이터를 포함한 저장 디바이스들(1030)에 저장될 수 있다. 사용자는 키보드 및 마우스와 같은 포인팅 디바이스와 같은 하나 이상의 입력 디바이스들(1040)을 통해 PC(1000)로 명령들 및 정보를 입력할 수 있다. 모니터(1046) 또는 다른 유형의 디스플레이 디바이스가 또한 비디오 어댑터와 같은, 인터페이스를 통해 시스템 버스(1006)에 연결된다.
PC(1000)는 원격 컴퓨터(1060)와 같은, 하나 이상의 원격 컴퓨터들로의 논리적 연결들을 사용하여 네트워킹 환경에서 동작할 수 있다. 몇몇 예들에서, 하나 이상의 네트워크 또는 통신 연결들(1050)이 포함된다. 원격 컴퓨터(1060)는 또 다른 PC, 서버, 라우터, 네트워크 PC, 또는 피어 디바이스 또는 다른 공통 네트워크 노드일 수 있으며, 통상적으로 PC(1000)에 대해 상기 설명된 요소들 중 많은 것 또는 모두를 포함하지만, 단지 메모리 저장 디바이스(1062)만이 도 10에 예시되었다. 개인용 컴퓨터(1000) 및/또는 원격 컴퓨터(1060)는 논리적 근거리 네트워크(LAN) 및 광역 네트워크(WAN)에 연결될 수 있다.
예시된 실시예들을 참조하여 개시의 원리들을 설명하고 예시하였지만, 예시된 실시예들은 이러한 원리들로부터 벗어나지 않고 배열 및 세부사항에서 수정될 수 있다는 것이 인식될 것이다. 예를 들어, 소프트웨어에서 도시된 예시된 실시예의 요소들은 하드웨어로 구현될 수 있으며 그 반대 또한 마찬가지이다. 또한, 임의의 예로부터의 기술들은 다른 예들 중 임의의 하나 이상에서 설명된 기술들과 조합될 수 있다. 예시된 실시예들은 예들이며 개시의 범위에 대한 제한으로서 취해져서는 안된다는 것이 인식되어야 한다. 그러므로 우리는 첨부된 청구항들의 범위 및 사상 내에 있는 모든 주제를 주장한다. 상기 예들에서 구체적으로 어드레싱된 대안들은 단지 예시적이며 본 출원에서 설명된 실시예들에 대한 모든 가능한 대안들을 구성하지 않는다.

Claims (29)

  1. 시스템에 있어서,
    분석 모드(analysis mode)에서 동작하도록 구성된 자기 분산기(magnetic disperser);
    이온 빔을 기판으로 지향시키도록 구성된 이온 빔 컬럼(ion beam column);을 포함하며,
    상기 분석 모드에서, 상기 자기 분산기는 상기 이온 빔을 하나 이상의 성분 빔들로 편향시키기 위해 에너자이징(energize)되고,
    상기 자기 분산기는 렌즈 구동기에 결합된 하전 입자 빔(CPB; charged particle beam) 자기 렌즈이며, 상기 CPB 자기 렌즈는 또한 이미징 모드(imaging mode)에서 동작하도록 구성되고, 상기 이미징 모드에서 상기 CPB 자기 렌즈는 상기 기판의 이미징과 연관되며, 상기 CPB는 전자 빔인, 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분석 모드에서, 상기 렌즈 구동기는 분석 여기(analysis excitation)를 인가하도록 구성되며, 상기 이미징 모드에서, 상기 렌즈 구동기는 상기 분석 여기보다 큰 이미징 여기(imaging excitation)를 인가하도록 구성되는, 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 이미징 여기는, 상기 분석 여기의 크기(magnitude)의 적어도 10배의 크기를 갖는, 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    분석 여기에 응답하여 상기 이온 빔의 개개의 성분 빔들을 선택적으로 수신하도록 위치된 이온 빔 수집기 및 상기 이온 빔 수집기에 결합되며 상기 분석 여기에 응답하여 상기 이온 빔의 개개의 성분 빔들을 수신하기 위해 상기 이온 빔 수집기를 이동시키도록 구성된 액추에이터(actuator)를 더 포함하는, 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 이온 빔 수집기는 패러데이 컵(Faraday cup)인, 시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 렌즈 구동기는 복수의 분석 여기들을 제공하도록 동작 가능한, 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 렌즈 구동기는 상기 이온 빔의 하나 이상의 성분들을 이온 빔 검출기로 선택적으로 지향시키도록 동작 가능하며, 상기 이온 빔 검출기는 선택적으로 지향된 하나 이상의 이온 빔 성분들에 투과성(transmissive)인 애퍼처(aperture)를 정의하는 애퍼처 플레이트를 포함하는, 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈 구동기에 결합되어 상기 CPB 자기 렌즈로의 인가를 위해 상기 분석 여기 또는 상기 이미징 여기를 선택하는 제어기를 더 포함하며, 상기 시스템의 제어기는 상기 이온 빔 성분들 중 적어도 하나와 연관된 빔 전류를 추정하도록 구성된, 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    이온 빔 검출기 및 액추에이터를 더 포함하며, 상기 제어기는 상기 이온 빔 검출기 및 상기 액추에이터에 결합되며, 상기 이온 빔 검출기에서의 적어도 하나의 전류에 기초하여 상기 이온 빔의 성분들의 조성들을 결정하는, 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 이미징 모드 및 상기 분석 모드에서 상기 CPB 자기 렌즈를 선택적으로 동작시키고, 상기 분석 모드에서 이동 가능한 애퍼처를 스캔하도록 구성되는, 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    이온 소스에 결합되며 하나 이상의 대응하는 이온 빔 성분들을 생성하기 위해 하나 이상의 가스들을 상기 이온 소스에 선택적으로 제공하도록 구성된, 가스 매니폴드(gas manifold)를 더 포함하는, 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    제어 유닛에 결합되며 상기 이온 빔에서 선택되지 않은 이온의 존재를 표시하도록 구성된, 디스플레이를 더 포함하는, 시스템.
  13. 시스템에 있어서,
    분석 모드(analysis mode) 및 제로 모드(zero mode)에서 동작하도록 구성된 자기 분산기(magnetic disperser);
    이온 빔을 기판으로 지향시키도록 구성된 이온 빔 컬럼(ion beam column)을 포함하며,
    상기 분석 모드에서, 상기 자기 분산기는 상기 이온 빔을 하나 이상의 성분 빔들로 편향시키기 위해 에너자이징(energize)되고,
    상기 자기 분산기는 자기 스터브(magnetic stub)이며,
    상기 제로 모드에서, 상기 자기 스터브는 제로-필드 조건을 생성하도록 잔여 자화를 감소시키도록 구성된, 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 자기 스터브는 잔여 자화를 제거하도록 구성된, 시스템.
  15. 방법에 있어서,
    이온 빔을 기판으로 지향시키는 단계;
    상기 이온 빔의 적어도 하나의 빔 성분을 선택적으로 편향시키기 위해 분석 여기를 이용하여 분석 모드에서 자기 분산기를 동작시키는 단계; 및
    상기 편향에 기초하여 상기 적어도 하나의 빔 성분을 식별하는 단계를 포함하며,
    상기 자기 분산기는 하전 입자 빔(CPB; charged particle beam) 자기 렌즈이고 상기 CPB는 전자 빔이며, 상기 편향에 기초하여 식별된 상기 적어도 하나의 빔 성분의 조성 및 크기를 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    이미징 모드에서 이미징 여기를 그리고 상기 분석 모드에서 상기 분석 여기를 인가하는 단계를 더 포함하고, 상기 이미징 여기의 크기는 상기 분석 여기의 크기보다 적어도 10배 더 큰, 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 분석 여기에 응답하여 상기 이온 빔을 하나 이상의 성분 빔들로 편향시키는 단계, 적어도 하나의 편향된 성분 빔의 위치를 측정하는 단계 및 복수의 편향된 성분 빔들과 연관된 위치들 및 전류들을 측정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 분석 모드에서, 각각의 성분 빔들에 대응하는 위치들에서 기판을 밀링하도록 상기 이온 빔을 동작시키는 단계 및 상기 밀링에 기초하여 상기 성분 빔들을 식별하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 분석 모드에서, 상기 분석 여기의 크기를 변경하는 단계 및 상기 분석 여기의 대응하는 크기에 기초하여 상기 이온 빔의 적어도 하나의 성분을 식별하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  20. 방법에 있어서,
    기판을 이미징하도록 위치된 주사 전자 현미경(SEM : scanning electron microscope) 및 이온 빔을 상기 기판으로 지향시키도록 위치된 집속 이온 빔(FIB : focused ion beam) 소스를 포함하는 듀얼-빔 시스템을 제공하는 단계로서, 상기 SEM은 전자 빔에 응답하여 상기 기판으로부터의 보조 방사(auxiliary radiation)에 기초하여 상기 기판의 이미지를 생성하기 위해 상기 전자 빔을 상기 기판으로 지향시키도록 위치된 자기 대물 렌즈를 포함하는, 상기 듀얼-빔 시스템을 제공하는 단계;
    분석 자기장을 생성하기 위해 상기 자기 대물 렌즈의 분석 모드를 활성화하는 단계;
    활성인 상기 분석 모드를 이용하여 이온 빔 컬럼을 활성화하고 상기 기판 상에서 적어도 하나의 스팟을 밀링하는 단계; 및
    이온 빔 성분들의 편향에 기초하여 상기 이온 빔의 하나 이상의 성분들을 결정하는 단계;를 포함하는, 방법.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020121594A1 (en) 2001-03-02 2002-09-05 Yang Wang Apparatus and method for analyzing samples in a dual ion trap mass spectrometer

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2714009B2 (ja) * 1988-07-15 1998-02-16 株式会社日立製作所 荷電ビーム装置
JPH10300685A (ja) * 1997-05-01 1998-11-13 Advantest Corp 異物分析方法および装置
JP2992688B2 (ja) * 1998-05-19 1999-12-20 セイコーインスツルメンツ株式会社 複合荷電粒子ビーム装置
JP5702552B2 (ja) * 2009-05-28 2015-04-15 エフ イー アイ カンパニＦｅｉ Ｃｏｍｐａｎｙ デュアルビームシステムの制御方法
EP2556526A4 (en) * 2010-04-07 2014-04-16 Fei Co COMBINATION OF A LASER AND A CHARGED PARTICLE BEAM SYSTEM
TWI685012B (zh) * 2014-12-22 2020-02-11 美商卡爾蔡司顯微鏡有限責任公司 帶電粒子束系統、用以處理樣品的方法、用以製造約瑟夫接面的方法與用以產生複數個約瑟夫接面的方法
CN105668514B (zh) * 2016-01-25 2019-04-23 北京航空航天大学 一种聚焦离子束-电子束双束融合可控微纳加工的方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020121594A1 (en) 2001-03-02 2002-09-05 Yang Wang Apparatus and method for analyzing samples in a dual ion trap mass spectrometer

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