KR20060092828A

KR20060092828A - 진공 챔버에서 샘플 형성 및 미세 분석을 하기 위한 방법및 장치

Info

Publication number: KR20060092828A
Application number: KR1020050063789A
Authority: KR
Inventors: 이탄 키드론; 드로르 쉐메쉬
Original assignee: 어플라이드 머티리얼즈 이스라엘 리미티드
Priority date: 2004-07-14
Filing date: 2005-07-14
Publication date: 2006-08-23
Also published as: US20060011867A1; KR101228476B1; US20060011868A1; CN1766592A; KR20060092827A; CN1766592B; CN1782690A; TWI338345B; TW200618151A; TW200608507A; US8723144B2; TWI333253B; JP2006100788A; US7297965B2; CN1782690B

Abstract

물체의 샘플을 형성하고, 물체로부터 샘플을 추출하고, 상기 샘플을 진공 챔버에서 표면 분석 및 전자 투명도 분석을 포함하는 미세 분석하는 방법들 및 장치들이 개시된다. 몇몇 실시예들에서, 추출된 샘플의 물체 단면 표면을 이미지화하는 방법이 제공된다. 선택적으로, 샘플은 진공 챔버내에서 반복적으로 박막화되고 이미지화된다. 몇몇 실시예들에서, 샘플은 선택적 구멍을 포함하는 샘플 지지부상에 배치된다. 선택적으로, 샘플은 샘플 지지부의 표면상에 배치되어, 물체 단면 표면은 실질적으로 동일한 지지부의 표면과 평행하다. 일단 샘플 지지부상에 배치되면, 샘플은 진공 챔버에서 미세 분석되거나, 로딩 스테이션에 로딩된다. 몇몇 실시예들에서, 샘플은 물체 단면 표면에 실질적으로 수직으로 입사하는 전자 빔으로 이미지화된다.

Description

진공 챔버에서 샘플 형성 및 미세 분석을 하기 위한 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR SAMPLE FORMATION AND MICROANALYSIS IN A VACUUM CHAMBER}

도 1은 샘플이 취득되는 웨이퍼의 사시도를 제공한다.

도 2a는 샘플 형성의 전형적인 실시예의 사시도를 제공한다.

도 2b는 샘플 형성의 전형적인 실시예의 단면도를 제공한다.

도 2c는 샘플 형성의 전형적인 실시예의 단면도를 제공한다.

도 2d는 샘플 형성의 전형적인 실시예의 사시도를 제공한다.

도 3a는 샘플에 대한 프로브 부착의 전형적인 실시예의 사시도를 제공한다.

도 3b는 샘플 형성의 전형적인 실시예의 사시도를 제공한다.

도 3c는 (1, 1, 1)의 바늘 방향을 갖는 다양한 회전각의 도면을 제공한다.

도 4a는 웨이퍼로부터 추출된 후의 전형적인 샘플의 사시도를 제공한다.

도 4b는 회전된 후의 전형적인 샘플의 사시도를 제공한다.

도 5a는 샘플 지지부 상에 위치하는 전형적인 샘플의 사시도를 제공한다.

도 5b는 프로브가 샘플로부터 분리된 후 전형적인 샘플 지지부 상에 위치하는 전형적인 샘플의 사시도를 제공한다.

도 5c는 전형적인 샘플 지지부 상에 위치하는 동안 입자 빔이 가해지는 전형적인 샘플의 등각도를 제공한다.

도 6a는 샘플 지지부 상에 하나 이상의 샘플이 위치하는 전형적인 실시예의 사시도를 제공한다.

도 7a-7b는 전형적인 샘플 지지부 상에 위치하는 전형적인 샘플의 등각도를 제공한다.

도 7c는 전형적인 샘플 지지부 상에 위치하는 동안 입자 빔이 가해지는 전형적인 샘플의 등각도를 제공한다.

도 8a는 본 발명의 일부 실시예에 따라 형성된 샘플의 샘플 형성 및 전자 투명도 분석용 툴의 등각도를 제공한다.

도 8b-8e는 본 발명의 일부 실시예에 따라 형성된 샘플의 샘플 형성 및 전자 투명도 분석용 툴의 등각 분해도를 제공한다.

도 9a-9c는 본 발명의 특정 실시예에 따른 X-Y-Z-

로보트식 샘플 조종기의 도면을 제공한다.

도 10a는 본 발명의 일부 실시예에 따라 형성된 샘플의 샘플 형성 및 표면 분석용 툴의 등각도를 제공한다.

도 10b-10f는 본 발명의 일부 실시예에 따라 형성된 샘플 형성 및 표면 분석용 툴의 등각 분해도를 제공한다.

도 11은 본 발명의 일부 실시예에 따른 샘플 형성 및 장착의 흐름도를 제공한다.

도 12a-12d는 본 발명의 일부 실시예에 따른 샘플 형성, 샘플 재박막화(re-thinning) 및 미세 분석을 위한 반복적인 방법의 여러 가지 실시예의 흐름도를 제 공한다.

도 13은 본 발명의 일부 실시예에 따른 샘플 박막화의 전형적인 도면을 제공한다.

도 14는 각종 샘플 전달 옵션의 흐름도를 제공한다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

304 : 진공 챔버 306 : 전자 검출기

308 : 전자 빔 소스 310 : FIB 칼럼

320 : 로보트 조종기 322 : 칼럼 툴

330 : FIB 검출기 334 : 이차 전자 검출기

본 발명은 일반적으로 반도체 디바이스 모니터링에 관한 것이고, 더욱 상세하게는 제조된 디바이스들의 내부 구조를 테스트하기 위한 얇은 샘플의 준비 및 이미지화에 관한 것이다.

전자 재료들 및 그러한 재료들을 전자적 구조물로 제조하기 위한 공정 분야에서, 전자적 구조물의 표본은 고장 분석 및 디바이스 유효성을 위한 현미경 검사를 위해 종종 이용된다. 예를 들어, 실리콘 웨이퍼와 같은 전자적 구조물의 표본은 웨이퍼의 특정한 특성 피처를 연구하기 위해 주사 전자 현미경(SEM: scanning electronic microscope) 및 투과 전자 현미경(TEM : transmission electron microscope)에서 종종 분석된다. 그러한 특성 피처는 제조 공정 동안에 제조된 회로 및 형성된 결함들을 포함할 수 있다. 전자 현미경은 반도체 디바이스들의 미세 구조를 분석하기 위한 가장 유용한 장비 중의 하나이다.

전자 현미경 검사를 위한 전자적 구조물 표본을 준비할 때, 특정 특성 피처가 노출될 때까지 다양한 폴리싱 및 밀링 공정들이 상기 구조물 섹션에 이용될 수 있다.

디바이스 치수들이 서브-하프(0.5 이하)-마이크론 레벨로 계속 감소함에 따라, 전자 현미경 분야에 대한 표본들을 준비하기 위한 기술들이 점점 중요해졌다. 광학 현미경에 의해 구조물들을 연구하기 위한 기존 방법은 광학 현미경의 수용 불가능한 해상도로 인해 현대식 전자적 구조물의 피처들을 연구하는데 이용될 수 없다.

포커스된 이온빔(FIB : focused ion beam) 기술에서, 포커스된 이온 빔은 재료들을 국부적으로 배치하거나 이동시키기 위해 이용된다. 전형적 이온 빔들은 고밀도 소스에 의해 생성될 때 100nm보다 더 작은 포커스된 스팟 크기를 갖는다. 그러한 고 밀도 이온들의 소스들은 액체 금속 이온 소스들 또는 기체 필드 이온 소스들일 수 있다. 이러한 소스들 모두는 이온 빔 생성을 위해 필드 이온화 또는 증발에 의존하는 바늘 유형의 형태를 갖는다. 이온 빔이 생성된 이후에, 상기 이온 빔은 고 진공으로 편향되어 원하는 표면 영역으로 전달된다. 포커스된 이온 빔들은 회로 수정, 마스크 수정 또는 마이크로 기계 공정을 수행하기 위해 절단 방법 또는 부착 방법으로 반도체 공정 산업에서 적합하게 이용될 수 있다. 절단 공정은 포커 스된 이온 빔으로 표면을 국부적으로 스퍼터링함으로써 일반적으로 수행된다.

이온 빔 밀링 공정에서, 재료는 서브-마이크론 직경으로 포커싱된 Ga+와 같은 이온 빔에 의해 선택적으로 에칭되고, 이러한 기술은 종종 포커스된 이온 빔 에칭 또는 밀링으로써 언급된다. FIB 밀링은 마스크 또는 직접 회로 상에 패턴을 재구성하기 위해서, 그리고 마이크로 구조물의 진단적 횡단면화를 위해서 매우 유용한 기술이다. 전형적 FIB 에칭 공정에서, Ga+와 같은 이온 빔은 에칭되는 표면 상으로 입사되고, 상기 빔은 원하는 패턴 생성을 위해 편향된다. 포커스된 이온 빔은 표본 표면에 충격을 가하기 위해 이용될 수 있고, 이에 의해 전자 현미경 검사를 위한 특성 피처를 검토하기 위해 전자적 구조물의 표면 상에 공동이 형성된다.

FIB 기술은 고 전류의 물질 층을 제거하기 위한, 그리고 저전류에서 새롭게 형성되었던 표면을 관찰하기 위한 일차 이온 빔을 이용한다. 표면 관찰은 이온들에 의해 표면에 충격이 가해질 때 샘플 표본으로부터 방출된 이차 전자들을 검출함으로써 이루어진다. 검출기는 이미지를 형성하기 위해 상기 표면으로부터 방출된 이차 전자들을 수신하기 위해 이용된다. FIB 방법이 SEM/TEM에서 획득 가능한 것과 같은 고 해상도의 이미지를 생성할 수 없을지라도, FIB 방법은 검사될 특성 피처를 포함할 수 있는 새롭게 형성된 횡단면 표면을 충분히 식별하기 위해 이용될 수 있다. 5~10nm 해상도로의 하향 관찰을 위한 FIB 기술 능력은 전자 구조물의 정밀한 평면 절단을 가능하게 하고, 이에 의해 전자 구조물은 FIB를 이용하여 할 수 있는 해상도보다 더 높은 해상도로 SEM 또는 TEM 기술에 의해 이후에 검사될 수 있다.

TEM 기술들이 SEM 기술들을 이용하여 가능한 것보다 더 높은 해상도의 이미지 및 내부 구조물의 좀더 상세한 표현을 제공할 수 있을지라도, 그것은 단지 전자적 투과 샘플들에 대해서만 효과적이다. 그러므로, 샘플이 전자 빔에 의해 관통되도록 충분히 얇아야만 하고 이미지의 흐릿함을 유발하는 다중 산란화를 피할수 있을만큼 충분히 얇아야만 하는 것이, TEM 샘플들을 위한 기본적 필요 사항이다. 그럼에도 불구하고, 웨이퍼로부터 추출된 얇은 샘플들은 무르고(fragile) 부서지며 깨지기 쉽다는 것이 해당 분야에 공지되어 있다. 더욱이, 얇은 추출 샘플들의 무른 성질은, 얇은 샘플들을 추출하기 위한 공정들을 자동화하기가 어려워서 이러한 공정들을 자동화하기 위한 노력에 방해가 된다는 것을 의미한다. 반도체 분석 및 제조의 실용 가능한 부분을 샘플링하는 TEM을 제조하기 위해 TEM 샘플들을 획득하고 이미지화하기 위한 신뢰할 만하고 자동화된 기술들이 필요하다.

나노미터 레벨의 공간적 해상도로 전자 투명도 분석을 유도하기 위한 추가적 기술은 주사 전송 전자 현미경(STEM : scanning transmission electron microscopy)이다. TEM에서는 전자 빔이 샘플 상으로 조사(irradiate)되고, 전송된 전자 빔은 렌즈를 이용하여 확대된다. 한편, STEM, 전자 빔이 마이크로 영역 상을 포커싱되고, 전자 빔이 상기 샘플 상에 주사되는 동안에 이차원 이미지는 전송된 전자 빔의 세기를 측정하여 획득된다. 미국 20030127595는 주사 투과 전자 현미경을 위한 방법 및 장치를 개시하고, 그 내용은 본 명세서에 참조로써 병합되어 있다.

SEM 및 FIB를 단일 디바이스에 결합하는 자동 다중 칼럼 툴들에 의해 실행 가능할 때, SEM 샘플들을 획득하고 이미지화하기 위한 자동화된 기술들은 이미 공지되어 있고, 공정 모니터링을 위해 결함의 자동화된 검토에 이용된다. 그러한 다중 칼럼 툴들의 상업적으로 이용 가능한 모델들의 예들은 SEMVision^TM G2 FIB(캘리포니아의 산타 클라라에 소재하는 Applied Materials) 및 DualBeam^TM(오레곤의 힐스보로에 소재하는 FEI Company)를 포함한다. SEMVision^TM G2 FIB 역시 공정 제어에 사용된다는 것이 인식된다.

잠재적으로 관련되는 배경 재료를 개시하고 미국에서 출원된 미국 특허들의 리스트가 아래에 기술된다. 다음의 미국 특허들 및 미국 특허 출원들은 그 전체가참조로써 본 명세서에 병합된다.

Li 등에 의한 미국 특허(특허 번호:6,194,720, 제목:Preparation of Transmission Electron Microscope Samples);

본 발명의 발명자들 및 동료들 중 하나의 미국 특허(특허 번호 : 6,670,610, 제목 : System and Method for Directing a Miller);

Kelly 등에 의한 미국 특허(특허 번호:6,700,121, 제목 : Methods of Sampleing Specimens for Microanalysis);

Kelly 등에 의한 미국 특허 출원(출원 번호 : 2001/004456, 제목 : Methods of Sampleing Specimens for Microanalysis);

Moore 등에 의한 미국 특허 출원(출원 번호 : 2001/0045511, 제목 : Method For Sample Separation and Lift-Out);

Alani 등에 의한 미국 특허 출원(출원 번호 : 2002/0000522, 제목 : Ion Beam Milling System and Method for Electron Microscopy Specimen Preparation);

Moore 등에 의한 미국 특허 출원(출원 번호 : 2002/0121614, 제목 : Total Release Method for Sample Extraction from a Charged-Particle Instrument);

Robinson 등에 의한 미국 특허 출원(출원 번호 : 2004/0245466, 제목 : Transmission electron microscope sample preparation);

Adachi 등에 의한 미국 특허 출원(출원 번호 : 2004/0129897, 제목 : Sample manufacturing apparatus);

Grunewald에 의한 미국 특허 출원(출원 번호 : 2004/0164242, 제목 : Sample preparation for transmission electron microscopy);

Iwasaki 등에 의한 미국 특허 출원(출원 번호 : 2004/0246465, 제목 : Micro-sample pick-up apparatus and micro-sample pick-up method);

Rasmussen 에 의한 미국 특허 출원(출원 번호 : 2004/0178355, 제목 : Sample Manipulation System);

현재, 대부분의 반도체 제조 설비들에서는, 현미경 분석을 위한 반도체 웨이퍼의 전자 투과 샘플들은 사이트 상에서 획득되고, 후속하여 전자 투명도 분석을 위한 전자 현미경 실험실로 옮겨진다.

특정 시간 지연 이후에만 제조 공정에서 식별되는 시간 지연된 공정 모니터링 및 결함들은 반도체 제조자에게는 고비용일 수 있으므로, 결함이 있는 제조 공 정들은 가능한 한 빨리 바람직하게는 사이트 상에서 식별되어야 하는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명의 목적은 전자 투명도 미세 분석을 위한 웨이퍼들로부터 샘플들을 추출하기 위한 방법들 및 장치들을 제공하는 것이다. 바람직하게, 그러한 방법들은 단일 툴로 구현 가능하다. 더욱 바람직하게는, 그러한 방법들은 반도체 제조 공정으로의 통합을 용이하게 하기 위해 단일 툴 내에서 자동화될 수 있다. 바람직하게, 그러한 방법들은 웨이퍼 내에 홀 없이, 웨이퍼를 분할하지 않고, 또는 샘플 추출 후에 반도체 웨이퍼를 이용 가능하지 않게 남기지 않고 샘플을 추출하게 한다.

더욱이, 결함 분석 및 공정 제어 분석의 관점에서 웨이퍼 샘플의 단면 표면을 이미지화하는 것이 종종 필요하다. 그러므로, 특성 피처들을 포함하는 샘플들의 단면들을 미세 분석하기 위한 기술들이 필요하다.

앞서 언급한 필요성들은 본 발명의 여러개의 실시예들에 의해 충족된다.

먼저, 진공 챔버에서 놓인 물체로부터 샘플을 형성하고 추출하기 위한, 그리고 상기 진공 챔버 내에서 상기 샘플 상의 전자 투명도 분석을 수행하기 위한 방법 및 장치가 지금 개시된다. 개시된 장치는 진공 챔버, 샘플을 형성하기 위한 이온 빔 소스, 상기 샘플을 추출하고 조작하기 위한 로보트 조종기, 및 전자 빔의 제 1 부분이 상기 샘플의 적어도 부분을 통과하도록 상기 샘플을 이미지화하기 위한 제 1 전자 현미경 디바이스를 포함한다.

다수의 실시예들에 따라, 이온 빔 소스, 로보트 조종기, 및 제 1 전자 현미경 디바이스는 모두 부분적으로 진공 챔버 내부에 위치된다.

일부 실시예들에 따라, 상기 장치는 물체 및 선택적으로는 상기 샘플을 지지하기 위한 적어도 하나의 스테이지를 포함한다.

일부 실시예들에서, 상기 스테이지는 200mm 또는 더 큰 웨이퍼를 지지하도록 구성된 지지부 표면을 포함한다.

일부 실시예들에서, 상기 스테이지는 적어도 30,000 제곱 밀리미터의 표면 영역을 갖는 지지부 표면을 포함한다.

일부 실시예들에서, 물체 및 샘플을 지지하기 위한 하나의 스테이지가 제공된다. 다른 실시예들에서, 물체를 지지하기 위한 하나의 스테이지가 제공되고, 샘플을 지지하기 위한 별도의 스테이지가 제공된다. 다른 실시예들에서, 물체만을 위한 하나의 스테이지만이 제공되고, 프로브 및 바늘에 의해 부착되어 지지되는 동안에 샘플은 전자 투명도 분석이 수행된다.

일부 실시예들에 따라, 적어도 하나의 스테이지는 이동 가능하다.

일부 실시예들에서, 이온 빔 소스는 물체를 지지하는 스테이지에 대해 기울어진 이온 빔 칼럼이다.

일부 실시예들에 따라, 제 1 전자 현미경 디바이스는 전자 빔을 방출하기 위한 전자 빔 소스, 및 샘플의 적어도 일부분을 통과하는 전자 빔의 제 1 부분으로부터 유도되는 전자들을 검출하기 위한 전자 검출기를 포함하는데, 상기 상기 전자 빔 소스 및 상기 전자 검출기 각각은 적어도 부분적으로 진공 챔버 내부에 위치된 다. 일부 실시예들에서, 전자 빔 소스 및 전자 검출기는 샘플을 지지하는 스테이지의 상부 표면의 대향 측들 상에 위치된다.

일부 실시예들에 따라, 전자 빔 소스는 얇은 전자 표본을 통과하기에 충분히 높은 에너지로 전자 빔을 방출하도록 구성된다.

일부 실시예들에서, 제 1 전자 현미경 디바이스는 STEM 디바이스이다. 대안으로써, 제 1 전자 현미경 디바이스는 TEM 장치이다.

선택적으로, 현재 개시되는 장치는 추출된 샘플의 표면 분석을 위한 검출기를 추가로 포함한다. 그러므로, 일부 실시예들은 추출된 샘플의 표면에서 산란된 전자로부터 유도되는 전자들을 검출하기 위한 적어도 하나의 추가적 전자 검출기를 더 제공한다. 일부 실시예들에서, 전자 검출기는 추출된 샘플의 표면을 벗어난 전자 빔의 제 2 부분의 산란으로부터 유도되는 전자들을 검출하도록 동작 가능하다. 특정 실시예들에서, 제 1 전자 현미경 디바이스는 SEM 전자 칼럼, STEM 검출기, 및 이차적 및/또는 후방 산란된 전자들을 검출하기 위한 SEM 검출기를 포함한다.

샘플의 표면을 벗어난 전자들의 산란으로부터 유도되는 예시적 전자들은 이차 전자들, 후방 산란된 전자들, 및 오제(auger) 전자를 포함한다.

선택적으로, 상기 장치는 샘플의 표면을 벗어나 산란하는 전자 빔으로부터 유도된 x-선들을 검출하기 위한 x-선 검출기를 포함한다.

일부 실시예들에서, 개시된 장치는 전자 투명도 분석을 위한 제 2 전용 광학 전자 현미경 디바이스를 포함한다. 일부 실시예들에서, 제 1 전자 현미경 디바이스는 전자 투명도 분석 뿐만 아니라 표면 분석을 위해 구성되는 반면, 제 2 전자 현미경 디바이스는 전자 투명도 분석을 위해 최적화된다.

일부 실시예들에서, 제 2 전자 현미경 디바이스는 STEM 디바이스이다. 대안으로써, 제 2 전자 현미경 디바이스는 TEM 디바이스이다.

일부 실시예들에서, 동시에 개시되는 장치는 두개 또는 그 이상의 전자 빔 소스들, 두개 또는 그 이상의 이온 빔 칼럼들, 및 다수의 검출기들을 포함한다.

일부 실시예들에 따라, 제어기는 이온 빔 소스, 전자 현미경 디바이스, 제 2 전자 현미경 디바이스, 로보트 조종기, 및 스테이지의 움직임을 제어하는 모터로부터 선택되는 적어도 하나의 엘리먼트에 동작 가능하게 결합된다. 특정한 일실시예에서, 제어기는 물체로부터 형성되어 선택적으로 샘플 지지부 상에 장착되는 샘플의 전자 투명도 분석을 위해 본 명세서에서 개시된 적어도 하나의 방법을 수행하도록 프로그래밍된다.

일부 실시예들에 따라, 로보트 조종기는 샘플에 거꾸로 부착 가능한 프로브 또는 바늘을 포함한다.

일부 실시예들에 따라, 전자 현미경 디바이스는 투과 전자 현미경 디바이스를 포함한다. 대안으로써, 전자 현미경 디바이스는 주사 투과 전자 현미경 디바이스를 포함한다.

일부 실시예들에 따라, 상기 장치는 샘플 또는 물체를 이온 빔에 종속시킴으로써 유도된 이온들 및/또는 전자들을 검출하도록 위치되는 이온 검출기 또는 전자 검출기와 같은 적어도 하나의 충전된 입자 검출기를 추가로 포함한다.

다수의 실시예들에서, 샘플이 물체로부터 형성되는 동일한 툴 내에 추출 샘 플을 표면 분석하는 것이 바람직하다. 예시적 표면 분석 기술들은 SEM 이미지화, x-선 검출, 및 오제 전자들을 포함한다.

우선은 웨이퍼의 샘플을 형성, 추출 및 이미지화하기 위한 장치가 지금 도시되는데, 상기 장치는 진공 챔버, 상기 진공 챔버 내부에 적어도 부분적으로 위치되어 샘플을 형성하기 위한 이온 빔 소스, 상기 진공 챔버 내부에 적어도 부분적으로 위치되어 샘플을 추출하고 조작하기 위한 로보트 조종기, 샘플의 표면을 벗어난 전자 빔을 산란시키기 위한 전자 빔 소스, 및 전자 빔에 샘플을 종속시킴으로써 유도되는 오제 전자들을 검출하기 위한 오제 전자 검출기를 포함한다.

웨이퍼의 샘플을 형성, 추출 및 이미지화하기 위한 장치가 우선 개시되는데, 상기 장치는 진공 챔버, 상기 진공 챔버 내부에 적어도 부분적으로 위치되어 샘플을 형성하기 위한 이온 빔 소스, 상기 진공 챔버 내부에 적어도 부분적으로 위치되어 샘플을 추출하고 조작하기 위한 로보트 조종기, 샘플의 표면을 벗어난 전자 빔을 산란시키기 위한 전자 빔 소스, 및 상기 샘플을 상기 전자 빔에 종속시킴으로써 유도되는 x-선을 검출하기 위한 x-선 검출기를 포함한다.

본 발명의 일부 실시예들에 따라, 진공 챔버 내부에서 샘플을 형성하고 이미지화하는 방법이 제공된다. 이러한 방법은 진공 챔버 내로 물체를 배치하는 단계, 상기 물체로부터 샘플을 형성하는 단계, 및 전자 빔의 적어도 일부가 샘플의 적어도 일부를 통과하도록 샘플을 이미지화하는 단계를 포함한다. 일부 실시예들에서는, 형성 스테이지 및 이미지화 단계가 진공 챔버 내에서 수행된다는 것이 인식된다.

일부 실시예들에 따라, 물체는 반도체 웨이퍼와 같은 실질적으로 원통형으로 형성된 물체이다. 다른 실시예들에 따라, 물체는 다이와 같은 분광 물체이다.

일부 실시예들에 따라, 물체는 형성 스테이지 동안에 물체 두께의 거의 10%의 깊이로 침투된다. 다른 실시예들에 따라, 물체는 형성 스테이지 동안에 물체 두께의 거의 3%, 20%, 또는 50%의 깊이로 침투된다.

일부 실시예들에 따라, 형성된 샘플은 샘플 지지부 상으로 위치되고, 샘플 지지부 상에 위치되는 동안 제 자리에서(in situ) 이미지화된다. 일부 실시예들에 따라, 위치는 로보트 조종기에 이용하여 수행된다.

일부 실시예들에 따라, 형성 스테이지는 포커스된 이온 빔 또는 전자 빔 밀링을 포함한다. 본 발명의 일부 실시예들에 따라, 형성 스테이지는 기계적 분열을 배제한다. 본 발명의 일부 실시예들에 따라, 형성 스테이지는 레이저 절단은 배제한다.

일부 실시예들에 따라, 형성 스테이지는 이온 빔 밀링 및 전자 빔 밀링을 구성하는 그룹으로부터 선택된 빔 밀링을 포함한다.

이론적으로만 머물지 않기 위해, 샘플 형성을 위한 방법이 개시되는데, 이때 형성 스테이지는 이온 빔 밀링을 포함하고 기계적 분열을 배제하는 것이 바람직한데 왜냐하면 그것들은 샘플이 추출되는 영역 근처에서만 웨이퍼를 손상시키기 때문이다.

특정 실시예들에 따라, 형성 스테이지는 이온 빔을 이용하여 물체를 제 1 절단하는 단계 및 이온 빔을 이용하여 상기 물체의 평면에 대한 예각으로 상기 물체 를 제 2 절단하는 단계를 포함하는데, 상기 제 1 절단은 상기 물체의 표면 상의 타겟 위치를 적어도 부분적으로 둘러싸고, 이에 의해 타겟 위치를 하부 절단하게 된다.

선택적으로, 형성 스테이지는 물체가 위치되는 스테이지에 대해 FIB 칼럼을 경사지게 하는 단계를 포함한다. 대안으로써 또는 추가적으로, 스테이지 자체는 경사져 있다.

일부 실시예들에서, 형성 단계는 물체 평면 내에서 물체를 회전시키는 단계를 포함한다.

특정 실시예들에 따라, 샘플 지지부는 적어도 하나의 구경을 포함한다. 특정 실시예들에 따라, 전자 빔은 하나의 구경의 적어도 부분을 통과한다. 특정 실시예들에 따라, 샘플의 적어도 부분은 구경 위쪽에 위치된다.

일부 실시예들에 따라, 이미지화는 샘플의 섹션 표면에 대해 물체를 이미지화 하는 단계를 포함한다. 일부 실시예들에 따라, 샘플은, 전자 빔이 샘플의 섹션 표면에 대해 물체에 실질적으로 수직으로 입사하도록 이미지화된다. 이론으로만 머물지 않기 위해, 일부 실시예들에서 샘플의 섹션 표면에 대해 물체를 이미지화하는 방법은 물체의 단면 표면의 내부 구조물을 상세도를 제시하고 결함 분석에서 유용하다는 것을 설명한다.

일부 실시예들에 따라, 샘플의 섹션 표면에 대해 물체가 실질적으로 샘플 지지부의 표면에 평행하도록 샘플이 샘플 지지부의 표면 상에 위치된다. 이론으로만 머물지 않기 위해, 이러한 배경을 갖는 샘플 지지부 상에 샘플을 위치시키는 것이 특정 상황들에서 유용하다는 것이 개시되고, 후속하여 단면 표면에 대해 사전 결정된 배향성을 갖는 입자 빔에 단면 표면을 종속시키는 것이 바람직하다.

일부 실시예들에 따라, 샘플은 두개의 실질적으로 평행한 표면들을 구비하는 세그먼트를 포함한다.

일부 실시예들에 따라, 샘플은 실질적으로 샘플의 외부 표면에 수직인 실질적으로 평행한 두 개의 표면들을 갖는 세그먼트를 포함한다.

선택적으로, 샘플이 샘플 지지부 상에 장착된 이후에 이미지화 전 및/또는 이미지화 이후에 샘플이 더욱 얇아진다. 일부 실시예들에서, 샘플의 박리화는 샘플의 물체 단면 표면을 물체 단면에 수직으로 입사하는 포커스된 이온 빔에 종속시키는 단계를 포함한다.

일부 실시예들에 따라, 샘플 지지부는 TEM 그리드를 포함한다.

일부 실시예들에 따라, 샘플 지지부는 원통형으로 형성되고, 정확히 하나의 개구를 포함한다.

샘플 지지부는 공지된 임의의 적합한 재료를 포함한다. 적합한 재료들은 구리, 니켈, 몰리브덴, 및 백금을 포함하지만 그것들로 제한되지는 않는다.

또다른 실시예들에서, 샘플 지지부는 TEM 그리드와는 다르지만, 샘플 지지부의 상부 표면 거의 전체는 적어도 하나의 개구부가 차지하는 곳에서는 대개는 액체의 평평한 지지부인 것이 바람직하다. 이론적으로만 머물지 않기 위해, 그러한 샘플 지지부의 사용은 공정을 안정화시키고 이에 의해 샘플은 샘플 지지부 상에 위치되어 숙련된 기술자들에 의해 구현되어야만 하는 방법의 필요성이 다시 한번 없어 지게 된다.

일부 실시예들에 따라, 샘플 지지부의 표면 영역의 98% 미만은 적어도 하나의 개구부가 차지한다. 특정 실시예들에 따라, 샘플 지지부의 표면 영역의 대략 50% 미만을 적어도 하나의 개구가 차지한다.

일부 실시예들에 따라, 샘플은 두 개의 실질적으로 평행한 표면들을 구비하는 세그먼트를 포함하고, 프로브는 기하학적 배향성으로 샘플에 부착되며, 샘플이 물체로부터 추출되어 회전될 때 상기 샘플의 평행한 표면들 중 하나의 표면은 상기 물체로부터 방향이 빗나가게 된다.

일부 실시예에 따르면, 이미지화 전에 샘플에 프로브가 부착된다. 하나의 예시적인 프로브 부착 위치는 형성된 샘플의 바깥 표면이다.

일부 실시예에 따르면, 프로브는 바깥 표면에 실질적으로 평행하지 않다.

일부 실시예에 따르면, 프로브는 바깥 표면과 다른 방향으로 위치한다. 선택적으로, 프로브는 샘플 바깥 표면의 법선 벡터로부터 실질적으로 55도인 각도 방향으로 위치한다.

일부 실시예에서, 물체로부터 샘플이 제거되면, 샘플 지지부에 장착되기 전에 샘플이 실질적으로 120도 회전된다.

바늘 또는 프로브를 고정하는 공지된 기술이 본 발명에 적절하다. 일부 실시예에 따르면, 바늘 또는 프로브의 팁은 이온 빔 금속 증착에 의해 샘플에 고정된다. 대안으로, 바늘 또는 프로브의 팁은 정전기 인력에 의해 샘플에 고정된다.

프로브는 전자 투명 이미지화 전에 샘플로부터 선택적으로 분리된다. 프로 브 또는 바늘을 분리하는 전형적인 기술은 이온 빔 밀링(milling)을 포함한다.

일부 실시예에 따르면, 이미지화의 스테이지는 샘플을 샘플 지지부 상에 배치하는 것을 포함하며, 상기 프로브는 배치 후에 샘플로부터 분리된다.

임의의 형상의 물체가 개시된 방법에 적절하다. 따라서 일부 실시예에서는, 실질적으로 원기둥인 웨이퍼로부터 샘플이 형성된다. 일부 실시예에서 웨이퍼는 샘플을 형성 및 추출하기 위해 진공 챔버에 배치되기 전에 미리 쪼개진다. 일부 실시예에서 물체는 실질적으로 각기둥이다.

처음으로, 물체를 진공 챔버에 배치하고, 물체로부터 샘플을 형성하고, 샘플의 물체 단면 표면에 대한 미세 분석을 포함하는 샘플 이미지화 방법이 개시되며, 형성 및 미세 분석은 샘플이 진공 챔버 내에 있는 동안 실행된다.

일부 실시예에 따르면, 미세 분석은 이온 빔과 전자 빔으로 구성된 그룹으로부터 선택된 입자 빔을 샘플에 가하는 것을 포함하며, 입자 빔은 상기 물체 단면 표면에 실질적으로 정상적으로 입사한다.

이제 처음으로 샘플 추출 및 장착 방법을 개시한다. 개시된 방법은 샘플이 물체의 물체 단면 표면을 포함하도록 물체로부터 샘플을 형성하고, 샘플의 물체 단면 표면이 샘플 지지부의 표면에 실질적으로 평행하도록 적어도 하나의 개구부를 포함하는 샘플 지지부 표면상에 적어도 하나의 샘플을 배치하는 것을 포함한다.

일부 실시예에 따르면, 물체로부터 샘플이 형성된 동일한 진공 챔버 내에서 샘플이 또 전자 투명도 분석이 가해진다. 혹은, 로딩 스테이션 또는 카세트에 적어도 하나의 샘플이 장착된다. 선택적으로, 로딩 스테이션 또는 카세트는 전자 투 명도 분석용 개별 툴에 적재된다.

일부 실시예에 따르면, 샘플 형성은 물체에 톱니 모양을 형성하고, 상기 방법은 또한 톱니 모양에 재료를 증착하는 것을 포함한다.

특정 실시예에 따르면, 증착은 진공 챔버에서 실행된다. 특정 실시예에 따르면, 톱니 모양은 증착 재료로 완전히 채워진다. 특정 실시예에 따르면, 증착은 집속 이온 빔 증착을 포함한다.

이론에 구속되고자 하지 않는다면, 본 발명의 실시예에 의해 제공된 방법들은 반도체 웨이퍼를 최소한으로 손상시키는 한편, 웨이퍼 단면의 전자 투명도를 포함하는 결합 분석 및 프로세스 제어를 고려한다는 점이 개시된다. 더욱이, 증착 재료로 톱니 모양을 선택적으로 채우는 것은 샘플링 프로세스에 의해 웨이퍼에 가해지는 손상을 최소화한다고 개시된다.

이제 처음으로, 진공 챔버에서 물체의 샘플을 형성하고, 진공 챔버 내부에서 샘플을 반복적으로 박막화 및 이미지화하여, 다수의 이미지를 생성하는 방법이 개시된다. 개시된 방법은 진공 챔버에 물체를 제공하고, 진공 챔버 내의 물체로부터 샘플을 형성하고, 샘플의 적어도 일부를 이온 빔으로 박막화하고, 박막화된 샘플을 이미지화하는 것을 포함하며, 상기 샘플의 적어도 일부에는 전자 빔이 가해진다.

일부 실시예에서, 적어도 하나의 상기 이미지화 스테이지는 전자 투명도 분석을 포함한다.

일부 실시예에서, 적어도 하나의 상기 이미지화 스테이지는 2차 전자, 후방 산란 전자, 오제 전자 및 광자로 구성된 그룹으로부터 선택된 입자의 검출을 포함 한다.

일부 실시예에서, 샘플은 제 1 이미지화 스테이지와 동시에 전자 투명도 임계치보다 더 두껍고, 샘플은 상기 이어지는 이미지화 스테이지와 동시에 전자 투과를 갖는다.

일부 실시예에서, 적어도 하나의 이미지화 스테이지는 또한 샘플의 적어도 일부에 대한 선택적인 현미경 검사를 포함한다.

일부 실시예에서, 상기 전자 현미경 표본의 상기 적어도 일부가 상기 박막화에 의해 제거될 때까지 박막화 및 이미지화가 적어도 한 번 반복된다.

이온 빔으로 샘플을 박막화하는 공지된 방법이 개시된 방법에 적절하다. 적절한 방법들은 샘플에 집속 이온 빔을 가하고 샘플에 이온 총으로부터의 아르곤 이온 빔을 가하는 것을 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

일부 실시예에서, 박막화는 재료의 선택적인 제거를 포함한다.

이론에 구속받고자 하지 않는다면, 샘플의 반복적인 박막화 및 전자 투명도 분석을 상술한 본 발명의 실시예가 웨이퍼로부터 제거시 반드시 전자 투과를 갖지 않는 샘플에 적절하다고 개시된다. 본 발명의 이러한 실시예가 특히 유리한데, 이는 웨이퍼로부터 형성 또는 제거시 구조적으로 보다 견고한 샘플들이 분쇄와 같은 기계적 손상을 덜 받는 경향이 있기 때문이다. 보다 안정적인 샘플들이 취급하기 더 쉽고, 샘플 준비 및 이미지화 방법이 자동화된 실시예에 특히 적절하다.

더욱이, 이미지화를 위한 최적의 샘플 두께는 종래에 공지되어 있지 않음에 유의한다. 따라서 본 발명의 실시예는 다수의 이미지를 취득하는 방법을 제공하 며, 각각은 다른 샘플 두께를 반영한다. 일부 실시예에서, 다른 샘플 박막화 및 이미지화가 자동으로 행해진다.

특정 실시예에서는, 샘플이 샘플 지지부에 장착되면 다른 이온 빔 밀링 및 전자 현미경에 의한 이미지화가 원위치에 행해진다. 일부 실시예에 대해, 다르게 사용되는 것보다 두껍고 안정적인 샘플의 장착을 고려함에 주목한다.

발명의 특정 실시예들은 샘플 형성 전에 물체 또는 반도체 웨이퍼의 사전 절개를 막지 않지만, 본 발명의 기술은 샘플을 추출하기 전에 웨이퍼를 사전 절개할 필요가 없고, 샘플 형성 프로세스의 일부로서 기계적 밀링을 필요로 하지 않는다. 웨이퍼가 사전 절개되지 않는 실시예 및 방법들은 자동화가 더 쉬우므로, 반도체 제조 실시에 최소한으로 파괴적인 방식으로 결합 분석 및 프로세스 제어를 제공한다. 이론에 구속받고자 하지 않는다면, 본 발명의 방법을 이용하여 웨이퍼로부터 샘플을 취득하는 것은 웨이퍼를 최소한으로만 손상시켜, 웨이퍼의 상당 부분을 그대로 두고 제조 프로세스의 전체 비용 면에서 결합 분석의 경제적 영향력을 최소화하는 점에 주목한다.

처음으로 본 발명은 진공 챔버, 물체로부터 샘플을 형성하기 위한 이온 빔 소스, 형성된 샘플을 추출 및 조종하기 위한 로보트 조종기, 및 툴 내에서 물체로부터 추출된 샘플의 전자 투명도 분석을 행하기 위한 전자 현미경 검사 디바이스를 포함하는 툴을 개시하고 있다. 지금까지, 이러한 자동 툴은 샘플 취급과 관련한 어려움으로 인해, 보다 구체적으로는 전자 투과 샘플의 자동 제거 및 이미지화를 위한 샘플의 장착이 갖는 어려움으로 인해 불가능했다. 보다 구체적으로, 샘플이 형성되는 동일한 진공 챔버 내의 웨이퍼로부터 샘플 이송 프로세스에 의해 제한되지 않는 매우 얇은 두께로 샘플이 밀링될 수 있는 프로세스의 결함이 여기에 개시된 툴의 형성을 불가능하게 하였다. 이론에 구속받지 않고자 한다면, 본 발명의 실시예의 방법들이 이러한 어려움을 극복한다는 점에 주목한다.

상기 및 부가 실시예들은 하기의 상세한 설명 및 예시들로부터 명백해진다.

본원에 기재된 실시예들은 혁신적인 교지의 많은 유리한 용도들 중 단지 몇 가지 예를 제공할 뿐임을 이해해야 한다. 일반적으로, 본원의 명세서는 반드시 각종 청구되는 발명의 범위를 정해야 하는 것은 아니다. 더욱이, 일부 명세서는 어떤 발명의 피쳐(feature)에는 적용될 수도 있지만, 어떤 피쳐에는 적용되지 않을 수도 있다.

본 발명의 여러 가지 실시예에 따르면, 개시된 샘플 형성 방법은 물체의 일부를 절단하는 것으로 시작한다. 일 특정 실시예에서 상기 물체는 반도체 웨이퍼이지만, 다른 실시예들에서 전형적인 물체는 생물학적 물질, 마이크로 메커니컬 디바이스, 박막 등을 포함한다.

도 1은 상부 또는 바깥 표면(112)을 포함하며 타깃 위치(106) 근처에서 일부가 추출되는 물체(102)의 전형적인 도면을 제공한다. 도 1에 도시한 물체(102)은 원통형이지만, 이는 결코 한정이 아니며, 본 발명은 실질적으로 직사각 기둥형 물체, 불규칙한 치수의 물체가나 다른 임의의 형상을 포함하는 임의의 형상의 물체로 실시될 수도 있다. 어떤 실시예에서는 물체(102)이 반도체 웨이퍼이다. 많은 실시예에 대해 물체(102)은 원통형 반도체 웨이퍼이며, 도 1에 나타낸 물체(102)의 지름 및 물체(102)의 두께의 상대적 치수는 축척에 따른 것이 아님에 유의한다. 이러한 많은 실시예에 대해 웨이퍼는 도 1에 나타낸 지름에 비해 훨씬 더 얇다.

많은 실시예에서 최초의 절단은 물체(102)의 상부 표면을 관통한다. 특정 실시예에서, 전자 투명도 분석을 이용하여 연구를 정당화하는 관심 물체의 특별한 피쳐에 근거하여 타깃 위치(106)가 선택된다. 전형적인 피쳐들은 다수의 연속하는 층들로 구성된 커패시터와 같은 고장 반도체 또는 메모리 셀의 금속 콘택을 포함한다. 반도체 산업에서 이와 같은 고장 디바이스들은 공통적으로 다양한 표면 및 전압 피쳐들을 이용하여 전기-고장-위치 맵에 위치한다. 이러한 피쳐는 보통 대량의 웨이퍼를 관통하는 미세 구조를 갖게 되며 다른 셀 회로와 같은 다른 미세 구조에 의해 둘러싸일 수도 있다. 설명을 위해, 관심 물체의 피쳐는 Z축 및 Y축에 의해 정의된 Y-Z 평면으로 가정한다. Y-Z 평면에 피쳐가 포함되기 때문에, Y-Z 평면은 표본 준비에 노출될 물체(102)의 단면 평면을 형성한다.

물체(102)의 상부 표면(112)에는 하나의 타깃 위치(106)만 도시하였지만, 다양한 실시예에서는 하나 이상의 타깃 위치(106)가 존재하며, 다수의 타깃 위치로부터 샘플이 추출되어 이미지화된다.

특정 위치(106)를 확인한 후 상부 표면(112)을 통해 물체(102)을 절단함으로써 샘플이 형성된다. 특정한 필요 조건은 아니지만, 많은 실시예에서 절단 기술은 이온 빔 밀링 기술, 바람직하게는 집속 이온 빔 밀링 기술을 포함한다. 집속 이온 빔("FIB") 기술에서 물체(102) 또는 물체(102)의 일부는 표본 홀더(도시 생략) 상에 장착되고 집속 이온 빔 밀링용 집속 이온 빔 챔버(도시 생략)에 편리하게 배치 된다. 물체(102)를 절단하는데 FIB 기술이 이용되는 많은 실시예에 대해 본 발명은 물체의 다른 부분들에 부수적인 손상이 가해지지 않는 샘플 추출 방법을 제공한다는 점에 주목한다. 이러한 부수적인 손상은 물체(102)이 반도체 웨이퍼인 실시예에 특별히 비용이 많이 든다.

FIB는 단일 빔 모델일 수도 있고 이중 빔 모델일 수도 있다. 일반적인 FIB 기구는 SEMVision^TMG2 FIB를 포함하는 Applied Materials(Applied Materials, Santa Clara, CA)에 의해 제조된 것과 모델 200, 820, 830 또는 835로서 Oregon Hillsboro의 FEI사로부터 입수 가능한 것이다. 당업자들은 Shemesh 등에 의한 "System and Method for Directing a Miller"라는 명칭의 미국 특허 6,670,610호를 참조한다.

도 1에 나타낸 것과 같은 X-Y 평면은 "물체 평면"이라 한다.

도 2a 내지 도 2c는 물체(10)의 상부 표면(112)을 통해 2개의 실질적으로 평행한 트렌치(110, 108)를 형성하는 이온 빔에 의해 샘플(104)이 처음 형성되는 본 발명의 전형적인 실시예를 나타낸다. 도 2a에서 벡터(B)는 이온 빔의 입사 벡터를 나타내고, 벡터(N)는 샘플(104)의 바깥 표면(124)의 외부로의 법선을 나타낸다. 여기서 사용된 바와 같이, 샘플의 "바깥 표면"은 물체(102)의 상부 표면(112)에 대응하는 샘플에 고정된 표면을 말한다. 그 후, 물체(102)으로부터 샘플(104)이 제거되고 회전되면, 샘플(104)에 고정된 샘플 바깥 표면(124)은 샘플과 함께 회전한다.

도 2a-2d에 나타낸 실시예에서, 샘플(104)은 2개의 실질적으로 평행한 벽을 갖는 얇은 샘플이거나 얇은 막 형상의 샘플이며, 샘플(104)은 실질적으로 직사각 기둥인 형상을 갖는 영역을 포함한다. 특정 전형적인 실시예에서, 이러한 직사각 기둥의 Y축을 따르는 폭은 ~15-20㎛이고, 이 직사각 기둥의 Z축을 따르는 깊이는 ~3-5㎛이다. 다른 전형적인 실시예에서, 이 직사각 기둥의 깊이는 단지 10 미크론이며, 일부 실시예에서는 단지 20 미크론, 또 일부 실시예에서는 단지 50 미크론이다.

샘플(104)의 일부에 대해 전자 투명도 분석을 하고자 하는 일부 실시예에서, X축을 따르는 두께는 20-100㎚이다. 그렇지만, 본 발명의 실시예는 샘플이 형성되는 동일한 진공 챔버에서 물체로부터 추출된 샘플을 박막화하는 장치 및 방법을 제공하기 때문에 이 두께 범위는 한정으로서 해석되지 않아야 한다. 따라서 샘플(104)의 일부에 대해 전자 투명도 분석을 하고자 하는 일부 실시예에서는, X축을 따르는 두께가 100㎚ 이상, 1 미크론의 10배까지의 범위일 수도 있다. 이러한 실시예에 대해, 샘플은 형성된 후 전자 투명도 분석 전에 박막화된다. 이론에 구속되지 않고자 한다면, 더 두꺼운 샘플이 보다 덜 분절 또는 분쇄된다는 점에 유의한다.

샘플(104)에 대해 전자 투명도 분석 이외에 미세 분석을 하고자 하는 실시예에서 샘플은 X축을 따르는 두께를 가질 수 있다. 일부 실시예에서 샘플 두께는 100㎚보다 크다.

상술한 치수들은 단지 예시적인 값들이며, 다른 치수의 샘플들도 조건에 맞 는 것으로 이해한다.

도 2b에 나타낸 바와 같이, 얇은 막 형상의 샘플(104)은 바깥 표면(124), 인접(120) 및 원심(122) 물체 단면 표면을 포함한다. 여기서 사용된 바와 같이, "샘플 벽"은 샘플 내에 고정된 바깥 표면에 실질적으로 수직인 샘플에 고정된 샘플(104)의 표면이다. 샘플 벽의 예는 인접(120) 및 원심(122) 물체 단면 표면을 포함한다. 일부 실시예에서 샘플 벽은 바깥 표면에 인접한다.

소정의 실시예에서, 샘플은 2개의 실질적으로 평행한 표면을 구비한 세그먼트를 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "물체 단면 표면(object cross section surface)"은 평행한 트렌치들의 형성시 평행한 트렌치들(110 및 108)에 실질적으로 평행한 샘플 상에 첨부된 샘플 벽이다. 예시적인 물체 단면 표면들은 근접한(120) 그리고 말단의(122) 물체 단면 표면들을 포함한다.

본 발명의 소정의 실시예들에 따라, 본 발명자에 의해, 샘플 벽들, 특히 물체 단면 표면들을 미세 분석하는 것이 유용함이 발견되었고, 여기서, 샘플 벽 또는 물체 단면 표면은 미세 분석 이미지를 생성하기 위하여 전자빔을 받는다.

선택적으로, 물체 단면 표면은 반복적으로 얇게 되고 미세 분석되어, 다수 개의 이미지들을 제공하며, 각각의 이미지는 상이한 노출 물체 단면 표면을 나타낸다.

도 2B에 도시된 샘플 형성 단계에 대하여, 근접 및 말단 샘플 벽 간에는 근본적인 차이점이 없으며, 샘플 형성 방법은 이러한 단계에서 샘플 기하구조에 존재하는 임의의 비대칭을 요구하지 않는다. 그리하여, "근접" 및 "말단" 물체 단면 표면으로서 표면들(120 및 122)을 지칭하는 것은 도 2B에 도시된 샘플 형성 단계에서 임의적이다. 본 발명의 소정 실시예들에 따르면, 근접(120) 및 말단(122) 물체 단면 표면들은 샘플 형성 및 추출 프로세스의 더 이후 단계에서 상이하게 취급된다.

막 형태의 샘플(이하, '막형 샘플')(104)의 형성 이후에, 샘플(104)은 포위 물체(surrounding object)(102)로부터 제거된다.

완전히 형성된 샘플을 절단하고 웨이퍼로부터 샘플을 제거하기 위한 여러 기술들이 당업계에 공지되어 있다. 예를 들어, U.S. 6,700,121은 2개의 인접하고 평행한 트렌치들을 형성함으로써 더 큰 물체로부터 샘플을 절단하는 것을 개시하고 있으며, 여기서, 샘플은 상기 샘플을 더 큰 물체에 연결하는 사슬(tether)로 형성된다. 샘플은 후속적으로 마이크로조종기(micromanipulator)를 사용하여 더 큰 물체로부터 분리된다. 예시적인 기술들은 U.S. 6,188,072에 개시된 것을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니며, 상기 미국 특허는 전체가 참조로서 본 명세서에 편입된다.

완전히 형성된 샘플을 절단하고 후속적으로 샘플을 분리하기 위한 부가적인 기술은 U.S. 특허 출원 공개 2002/0121614에 개시되며, 상기 미국 출원은 전체가 참조로서 본 명세서에 편입되고, 상기 미국 출원은 이온 빔을 사용하여 실질적으로 수직 입사각으로 웨이퍼 내로 제 1 절단부를 절단하고, 후속적으로 이온 빔을 사용하여 웨이퍼 내로 제 2 절단부를 절단하며, 샘플이 웨이퍼로부터 완전히 해제되도록 타겟을 언더컷함으로써 샘플을 분리하고 리프트-아웃(lift-out)시키는 방법을 개시한다. 샘플은 샘플에 프로브를 부가한 다음, 프로브를 사용하여 웨이퍼로부터 샘플을 분리시킴으로써 웨이퍼로부터 제거될 수 있다. 웨이퍼의 부분으로부터 샘플을 형성하기 위한, 그리고 웨이퍼로부터 이러한 샘플을 제거하기 위한 이러한 개시된 방법들 및 당업자에게 공지된 다른 방법들이 본 발명에 따라 채택될 수 있다.

도 2C는 막형 샘플(104)을 언더컷하기 위한 예시적인 방법을 도시한다. 도 2C에 도시된 실시예에서, 빔 B의 입사각은 정사각형 프리즘 밑에 웨지(126)를 형성하기 위하여 표면(112)으로부터 기울어지도록 벡터 B를 지향시키도록 이동된다. 선택적으로 근접(120) 또는 말단(122) 물체 단면 표면 또는 양 표면들은 실질적으로 평행한 트렌치들(110 및 108)의 형성 이후에 FIB 빔으로 연마될 수 있다.

빔이 입사되는 물체에 대하여 입자 빔(corpuscular beam)을 재지향시키기 위한 상이한 기술들이 당업계에 존재한다. 소정의 실시예들에서, 물체는 회전가능한 또는 경사가능한 스테이지 상에 놓이고, 입사각은 스테이지를 회전 및/또는 경사지게 함으로써 변화된다. 소정의 실시예들에서, 빔 소스는 이온 빔 칼럼이고, 입사각은 빔 칼럼을 회전시키거나 경사지게 함으로써 변화된다. 예를 들어, 입자 빔 칼럼의 회전은 U.S. 5,329,125에 개시되어 있고, 상기 미국 특허는 본 명세서에 참조로서 편입된다. 그럼에도 불구하고, 이것은 제한적인 것이 아니므로, 빔 칼럼을 경사지게 하기 위한 당업계에 공지된 다른 기술들 또한 본 발명에 적절하다.

공지된 기술의 조합 또한 본 발명에 적절하다.

도 2D는 샘플 형성의 다음 단계에 대한 투시도를 제공하고, 그에 의해 샘플(104)을 물체(102)에 연결하는 2개의 나머지 벽들 중 하나(121)가 절단된다. 도 2D의 예시적인 실시예에서, 얇은 연결 벽(121)은 밀링 빔(milling beam)을 사용하여 절단된다. 소정의 실시예들에 따라, 얇은 연결 벽(121)은 선택적으로 X 축에 대해 각도 θ로 절단된다. θ의 예시적인 값은 약 0.01° 내지 약 0.2° 범위에 이른다.

도 2D의 실시예들에 도시된 바와 같이, 연결 벽(121)이 각 θ로 절단될 때, 근접 물체 단면 표면(120)과 말단 물체 단면 표면(122) 사이의 기하학적 대칭성이 깨진다.

특정 실시예들에서, 샘플 제거 이전에, 프로브 또는 바늘은 웨이퍼로부터 샘플을 제거하기 위하여 샘플에 부착된다. 소정의 실시예들에서, 물체(102)는 스테이지(미도시) 상에 놓이고, 일단 바늘 또는 프로브가 물체(102)에 부착되며, 샘플은 스테이지를 하강시킴으로써 제거된다.

적절한 바늘은 예를 들어, Micromanipulator Co., Inc.(Carson City, NV)로부터 구입할 수 있다.

도 3A는 바늘(128)이 FIB를 이용한 금속 증착을 사용하여 샘플(104)에 용접되는 예시적인 시스템의 예시를 제공한다. 용접은 바늘(128)을 샘플(104)에 부가하는 단지 일 방법일 뿐이며, 정전 인력 또는 접착제를 사용하여 바늘(128)을 부가하는 것을 포함한 다른 기술들도 본 발명의 실시에 적합하다.

바늘(128)의 병진 및 회전 운동은 인간 조작자에 의하여 제어될 수 있고, 대안적으로 로보트 컨트롤러에 의해 제어될 수도 있다.

특정 실시예에서, 바늘의 포지션은 진공 또는 대기 조종기를 사용하여 제어 된다. 본 발명의 방법들이 자동적으로 수행되는 실시예에서, 바늘의 운동은 로보트 컨트롤러에 의해 제어된다. 비록 바늘 또는 프로브가 임의의 각도로 그리고 샘플(104)의 외부 표면(124) 상의 임의 위치에 부착될 수 있지만, 이제 바늘 또는 프로브가 샘플(104)에 부착되는 특정 방향이 개시된다. 도 3A 및 도 3B는 예시적인 바늘 방향 및 위치를 도시한다. 그리하여, 소정 실시예들에 따르면, 프로브 또는 바늘은 상기 프로브가 샘플(124)의 외부 표면에 실질적으로 비평행하도록 샘플의 상기 외부 표면(124)에 부가된다.

도 3A 및 도 3B에 도시된 예시적인 실시예에서, 프로브 또는 바늘(128)은 외부 표면(124)으로부터 떨어져 배치된다. 소정의 실시예들에 따르면, 이러한 배치는 외부 표면(124)의 중심(125)과 외부 표면 상에 상기 프로브를 투과시킨 것을 나타내는 벡터 사이에 최소 거리가 외부 표면(124)과, 프로브 또는 바늘(128)과 샘플(124)의 외부 표면 사이의 접촉점(127) 간의 거리로 주어짐을 의미한다. 소정의 실시예들에 따르면, 프로브 또는 바늘(128)은 샘플(104)의 외부 표면(124)의 수직 벡터로부터 실질적으로 55도인 각도로 배치된다.

도 3A 및 도 3B에 도시된 실시예들에서, 프로브 또는 바늘의 방향으로 접촉점(127)에서 시작하는 프로브 또는 바늘 벡터는 샘플(104)에 부가된 x-y-z 축에 대하여 (1,1,1) 방향으로 배치된다. 부착된 바늘의 (1,1,1) 방향은 근접 물체 단면 표면(120)과 말단 물체 단면 표면(122) 사이에서 한 번 더 구별된다.

소정의 실시예들에서, 프로브 또는 바늘 방향은 샘플(104)이 일단 웨이퍼(102)로부터 제거되면 근접 물체 단면 표면(120)이 상방을 향하도록 물체(102로부 터 제거될 때 샘플(104)의 회전을 촉진시킨다. 소정의 실시예들에서, 회전은 도 3C에 도시된 바와 같이, 실질적으로 120도 회전이다.

도 3B는 프로브 또는 바늘이 일단 부착되면 샘플(104)을 물체(102)에 부착시키는 제 2 벽(123)이 절단되는 본 발명의 실시예를 도시한다. 소정의 실시예들에서, 제 2 벽(123)의 절단은 포커스된 이온 빔을 사용하여 수행된다.

일단 프로브 또는 바늘(128)이 부착된 샘플(104)이 절단되어 물체(102)로부터 분리되면, 샘플(104)은 물체(102)로부터 제거된다. 소정의 실시예들에서, 이러한 제거는 부가된 프로브(128)를 사용하여 물체로부터 샘플(104)을 상승시킴으로써 수행된다. 소정의 실시예들에서, 샘플(104)의 제거는 샘플이 바늘 또는 프로브(128)에 부착되는 동안 물체(102)가 놓이는 스테이지(미도시)를 하강시킴으로써 수행된다.

샘플(104)이 물체(102)로부터 추출되어 회전된 이후에 대한 샘플(104)의 예시가 도 4A 및 도 4B에 제공된다. 도 4A - 도 4B에 도시된 막형 샘플(104)은 Y-Z 평면에서 빔 형태를 갖는다. 빔 형태는 본 발명의 요건이 아니지만, 이러한 형태는 샘플에 여분의 안정성을 줄 수 있고, 샘플이 샘플 형성, 샘플 제거 또는 샘플의 이미징 동안 깨지거나 부서질 확률을 낮춘다. 본래의 샘플(104)이 너무 얇다면(도 4A에 제공된 축에 따른 X 방향으로), 샘플은 더 깨지기 쉬우며 웨이퍼로부터 제거될 때 물리적으로 손상될 수 있거나, 그 이후에 이러한 프로세스를 자동화하기 위한 노력에 부정적인 영향을 줄 수 있다. 반면, 본래의 샘플(104)이 너무 두껍다면, 샘플이 전자 투명성 분석(electron transparency analysis)을 받는 것이 바람 직한 경우, 상기 실시예들에 대하여 두께 수치(도 4A에 도시된 X 수치)의 전자 투명성 분석을 허용하기 위해 샘플을 얇게 만드는 후속적인 노력을 요구할 수 있다. 샘플이 FIB 밀링을 사용하여 후속적으로 얇아지는 실시예에서, 초기에 너무 두꺼운 샘플은 샘플을 전자 투명도 분석에 적합한 두께로 FIB 밀링하기 위해 필요한 시간을 부수적으로 증가시킨다.

도 5A에 도시된 바와 같이, 물체(102)로부터 샘플(104)를 추출한 다음, 샘플(104)은 샘플 지지부(134)의 상부 표면(130)에 부가된다. 소정의 실시예들에서, 샘플(104)은 물체(104)로부터 추출되어 프로브 또는 바늘(128)에 부착되고 진공 챔버에 현수될 때 이온 빔 아래에 있다. 후속적으로, 샘플 지지부(135)를 유지하는 스테이지는 샘플(104) 아래에 오게 되어, 샘플 지지부(134)의 목적하는 위치 상으로 하강될 수 있다.

도 5A 에 도시된 실시예들에서, 샘플(104)은 샘플(104)의 외부 표면(124)이 샘플 지지부(134)의 상부 표면(130)에 실질적으로 수직이 되어, 샘플(104)의 단면에 대한 후속적인 전자 투명도 분석을 허용하도록 샘플 지지부(134)에 부가된다. 일 실시예에서, 샘플(104)은 샘플 지지부(130)에 대하여 샘플(104)의 목적하는 배치를 달성하기 위하여 도 4B에 도시된 것처럼 회전된다.

선택적으로, 샘플(104)은 물체 단면 표면이 샘플 지지부(134)의 상부 표면(130)에 실질적으로 평행하도록 회전된다. 소정의 실시예들에서, 샘플(104)은 근접 물체 단면 표면(120)이 샘플 지지부(134)의 상부 표면(130)에 실질적으로 평행하도록 회전된다.

소정의 실시예들에 따르면, "샘플 지지부의 표면에 실질적으로 평행한" 샘플의 물체 단면은 최대 10도인 허용오차 내에서 샘플 지지부의 표면에 평행하다. 소정의 실시예들에서, 이러한 허용오차는 최대 5도이다. 소정의 실시예들에서, 이러한 허용오차는 최대 3도이다. 소정의 실시예들에서 최대 1도이다.

특정 실시예들에서, 바늘(128) 또는 다른 적절한 프로브는 샘플(104)이 샘플 지지부(134) 상에 놓인 이후에 제거된다.

그 다음, 샘플(104)은 선택적으로 선택적인 미세 분석을 위해 적절한 샘플 지지부에 부가된다. 예시적인 실시예들에서, 미세 분석은 투명도 분석을 포함한다.

도 5A 및 도 5B에 도시된 바와 같이, 샘플 지지부(134)는 전자 빔이 전자 투명도 분석 동안 통과할 수 있는 적어도 하나의 선택적인 개구부(132)를 포함한다. 특정 실시예들에서, 샘플(104)은 적어도 샘플(104)의 일부가 개구부들(132) 중 하나 상에 또는 그 위에 있도록 샘플 지지부(134)의 상부 표면(130) 상에 배치된다. 다른 실시예들에서, 샘플 지지부는 표면이 고르며 개구부가 없다.

특정 실시예들에서, 샘플(104)은 샘플 지지부(134)에 설치되는 동안 전자 투명도 분석을 받는다. 그리하여, 샘플(104)은 샘플(104)의 적어도 일부가 개구부들(132) 중 하나 상에 또는 그 위에 놓여 전자 빔이 샘플(104)의 적어도 일부 및 개구부(132)를 횡단하도록 샘플 지지부(134)의 상부 표면(130) 상에 배치됩니다.

도 5C에 도시된 바와 같이, 샘플 지지부(134) 상에 설치한 다음, 샘플(104)은 입자 빔(142), 예를 들어, 전자 빔 또는 빔 소스(140)로부터 방출된 포커스된 이온 빔과 같은 이온 빔을 받는다. 도 5C에 도시된 바와 같이, 전자 빔은 근접(120) 또는 말단(122) 물체 단면 표면들과 같은 샘플(104)의 물체 단면 표면에 실질적으로 수직으로 입사된다. 도 5C에 도시된 바와 같이, 전자 빔은 샘플 지지부(134)의 상부 표면(130)에 실질적으로 수직인 라인과 동일 선상에 있다.

소정의 실시예들에 따르면, 전자 투명도 분석과 관련하여 샘플의 표면에 "실질적으로 수직으로 입사하는" 전자 빔은 최대 5도의 허용오차 내에서 표면의 국부적인 평면에 수직으로 입사한다. 소정의 실시예들에서, 이러한 허용오차는 최대 3도이다. 소정의 실시예들에서, 이러한 허용오차는 최대 1도이다. 소정의 실시예들에서, 이러한 허용오차는 최대 0.5도이다.

소정의 실시예들에 따르면, 표면 분석과 관련하여 샘플의 표면에 "실질적으로 수직으로 입사하는" 전자 빔은 최대 10도의 허용오차 내에서 표면의 국부적인 평면에 수직으로 입사한다. 소정의 실시예들에서, 이러한 허용오차는 최대 5도이다. 소정의 실시예들에서, 이러한 허용오차는 최대 3도이다. 소정의 실시예들에서, 이러한 허용오차는 최대 1도이다.

소정의 실시예들에 따르면, 샘플 형성 및 얇게 하는 것과 관련하여 샘플 또는 물체의 표면 상에 "실질적으로 수직으로 입사하는" 포커스된 이온 빔은 최대 10도의 허용오차 내에서 표면의 국부적인 평면에 수직으로 입사한다. 소정의 실시예들에서, 이러한 허용오차는 최대 5도이다. 소정의 실시예들에서, 이러한 허용오차는 최대 3도이다.

샘플 지지부(134)는 적어도 하나의 상기 개구부(132)를 포함하고, 특정 실시 예들에서, 샘플 지지부(134)는 많은 개수의 상기 개구부(132)들을 포함하여, 하나 이상의 샘플(104)은 샘플 지지부(134)에 부가될 수 있으며, 각각의 샘플(104)은 샘플(104)의 일부가 개구부(132) 상에 또는 그 위에 놓이도록 부가된다. 하나 이상의 샘플(104)이 샘플 지지부(134)에 부가되는 실시예가 도 6에 제공된다.

소정의 예시적인 실시예들에서, 샘플 지지부 상에 설치된 샘플들의 밀도는 제곱 밀리미터 당 100개의 샘플 정도이다. 이론에 구속되지 않기를 바라면서, 소정의 실시예들에서, 샘플 지지부들 상에 다수 개의 샘플들을 설치하는 것은 프로세스를 촉진하고, 그에 의해 하나의 샘플 지지부는 툴(tool)로부터 샘플 지지부를 제거할 필요없이 상이한 샘플에 재사용된다.

도 6의 실시예에서, 단지 샘플 지지부(134)의 표면 영역 중 적은 부분만이 개구부들(132)에 의해 점유된다. 이것은 본 발명의 제한으로서 해석되어서는 안 된다. 고른 표면 및 적어도 하나의 개구부를 포함하는 임의의 샘플 지지부가 본 발명에 적합하다. 다른 예시적인 샘플 지지부들은 당업계에 공지된 TEM 그리드를 포함하고, 여기서, 샘플 지지부의 표면 영역 대부분은 개구부들에 의해 점유된다. 그럼에도 불구하고, 개구부들이 샘플 지지부의 표면 영역 대부분보다 적은 부분을 차지한다면 샘플을 고른 지지부의 표면 상에 배치시키는 프로세스를 자동화하기가 일반적으로 더 용이하다.

도 5-6에 제공된 바와 같이, 샘플 지지부(134) 상에 샘플(104)을 설치하는 것의 이미지들은 단지 본 발명의 특정 실시예들을 예시한다. 대안적으로, 샘플(104)은 이전에 설명된 위치와 다른 기하학적 위치로 샘플 지지부(134) 상에 설치 되고, 여기서, 물체 단면 표면은 실질적으로 샘플 지지부(134)의 상부 표면(130)에 평행하다.

도 7A 및 도 7B는 본 발명의 특정 실시예들에 따라 샘플 지지부(134) 상에 설치된 샘플(104)의 예시를 제공한다. 도 7C에 예시된 바와 같이, 샘플 지지부(134) 상의 설치 이후에, 샘플(104)은 입자 빔(142), 예를 들어, 전자 빔 또는 빔 소스(140)로부터 방출된 포커스된 이온 빔과 같은 이온 빔을 받는다. 도 7C에 도시된 바와 같이, 전자 빔은 근접(120) 또는 말단(122) 물체 단면 표면과 같은 샘플(104)의 물체 단면 표면에 실질적으로 수직으로 입사된다. 도 7C에 예시된 바와 같이, 전자 빔은 샘플 지지부(134)의 상부 표면으로 기울어진 라인과 동일 선 상에 있다.

특정 실시예들에서, 샘플의 적어도 일 부분이 전자 투명도 분석을 받는 것이 바람직하다. 특정 실시예들에서, 샘플 지지부(134)에 부가된 막형 샘플(104)이 전자 투명도 분석을 받기에 너무 두꺼운 경우, - 여기서, 두께는 근접 물체 단면 표면(120)과 말단 물체 단면 표면(122) 사이의 거리임 - 샘플(104)은 바람직하게 이온 빔 밀링 장치를 사용하여 샘플 지지부(134)에 부가되는 동안 적절한 두께로 밀링된다.

다른 실시예들에서, 적절한 샘플 두께는 공지된 선험(priori)일 수 없고, 막형 샘플(104)이 샘플 지지부(134)에 부가되는 동안 현장에서(in situ) 결정되어야 한다.

이제 처음으로, 전자 빔의 적어도 일부가 샘플의 적어도 일부를 횡단하도록 샘플을 이미징하기 위한 전자 현미경 장치를 포함한, 물체의 샘플을 형성, 추출 및 이미징하기 위한 자동 툴이 개시된다. 특히 결함 분석 및 프로세스 제어에 유용한 툴이 필요한 반도체 제조 분야에서, 이온 빔 밀링 장치 및 전자 투과 현미경 장치를 모두 포함하는 툴에 대한 계속된 필요성이 존재한다.

소정의 실시예들에서, 장치는 물체 및 선택적으로 획득된 샘플을 지지하기 위한 하나 이상의 스테이지들을 포함한다. 획득된 샘플이 스테이지 상에 지지되는 소정의 실시예들에서, 전자 빔 소스 및 전자 검출기는 적어도 하나의 스테이지의 상부 표면의 대향하는 위치들 상에 배치된다. 소정의 실시예들에서, 이러한 기하학적 구성은 스테이지 상에 배치된 샘플을 통과하는 전자들을 검출하기 위해 제공된다. 대안적으로, 상기 장치는 물체를 지지하기 위한 스테이지를 포함하거나, 상기 장치는 상기 샘플을 지지하기 위한 스테이지를 포함하지 않는다.

상기 장치에서 샘플이 추출되는 예시적인 물체들은 반도체 웨이퍼를 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. 소정의 실시예들에서, 적어도 하나의 스테이지가 실리콘 웨이퍼를 지지하도록 적응된다. 소정의 실시예들에서, 적어도 하나의 스테이지는 물체를 지지하기 위한 지지 표면을 포함하고, 지지 표면은 적어도 30,000 mm²의 크기를 가지며, 200 mm 웨이퍼 또는 그 이상의 웨이퍼를 지지하기에 충분히 크다.

샘플이 스테이지 상에 지지되지 않는 특정 실시예들에서, 샘플은 바늘 또는 프로브에 부착되어 바늘 또는 프로브에 의해 지지될 때 전자 투명도 분석을 사용하 여 이미징된다. 이러한 실시예들에서, 전자 빔 소스 및 전자 검출기는 샘플이 전자 투명도 분석을 받는 동안 전자 빔 소스 및 전자 검출기가 샘플이 배치되는 영역의 대향하는 측면들 상에 있도록 위치된다.

특정 실시예들에서, 툴은 또한 물체로부터 이온 빔을 사용하여 형성된 샘플을 제거하기 위해 바늘 또는 프로브를 포함하는 로보트 조종기를 포함한다. 선택적으로, 로보트 조종기는 현미경 분석을 위해 전자 현미경 샘플 지지부 상에 획득된 샘플을 위치시키도록 프로그래밍된다.

도 8A-도 8E는 이동가능한 스테이지, FIB 장치, 샘플 조작 장치, 및 전자 투명도 분석을 위한 전자 현미경 장치를 포함하는 제 1 다중 칼럼 툴(multicolumn too)(322)에 대한 본 발명의 소정 실시예들에 따른 장치에 대한 등축도 및 등축 분해도를 제공한다. 이제 도 8A-도 8E를 참조하면,제 1 다중 칼럼 툴(322)은 웨이퍼 또는 다이와 같은 더 큰 물체로부터 샘플을 형성하기 위한 FIB 칼럼(310), 전자 빔의 적어도 일 부분이 샘플을 횡단하도록 샘플에 전자 빔을 가하는 전자 빔 소스(308), 횡단하는 전자 빔의 일 부분으로부터 유도된 전자들을 검출하기 위한 전자 검출기(306), 적어도 하나의 스테이지(312), 및 형성된 샘플을 추출하고 조작하기 위한 로보트 조종기(320)를 포함한다. 예시적인 실시예들에서, 적어도 하나의 스테이지(312), FIB 칼럼(310), 전자 빔 소스(308), 전자 검출기(306), 및 로보트 샘플 조종기(320)는 컴포넌트들을 하우징하기 위한 진공 챔버(304) 내에 부분적으로 또는 전체적으로 배치된다.

소정의 실시예들에서, 스테이지는 3차원까지 병진가능하고, 회전 축(미도시) 을 포함한다. 선택적으로, 스테이지(312)는 스테이지(312) 상에 배치된 웨이퍼를 경사지게 하기 위한 경사 축을 포함한다.

a. 특정 실시예들에서, 물체는 도 8C-8D에 도시된 바와 같이, 스테이지(312) 상에 배치되고, 선택적인 입구(358)를 포함한다. 선택적으로, 전자 검출기(306)의 부분은 입구(358)를 통해 돌출한다.

스테이지(312)는 선택적으로 이동가능하고, 특히 병진가능하며 회전가능하다. 소정의 실시예들에서, 스테이지는 동작가능하게 모터에 연결된다. 도 8B, 8C 및 8E에 도시된 바와 같이, 이동가능한 스테이지는 트랙(340) 상에 설치된다. 소정의 실시예들에서, 스테이지(312) 및 샘플 지지 캐리어(350)는 또한 샘플이 전자 투명도 분석을 받는 동안, 샘플 지지부 상에 선택적으로 배치된 샘플을 지지하기 위해 사용된다. 도 8에 도시된 바와 같이, 샘플 지지 캐리어(350)는 스테이지(312)의 입구(358) 내에 배치된다.

소정의 실시예들에서, 스테이지(312)는 200 mm 또는 그 이상의 웨이퍼(336)를 지지하도록 구성된 상부 표면 또는 지지 표면(360)을 포함한다.

소정의 실시예들에서, 스테이지(312)는 적어도 30,000 제곱 밀리미터의 표면 영역을 갖는 상부 표면 또는 지지 표면(360)을 포함한다.

선택적으로, FIB 칼럼(310) 및/또는 전자 빔 칼럼(308)은 스테이지(312)에 대하여 기울어질 수 있다.

스테이지(312)(미도시)와 다른 제 2 스테이지 또한 샘플이 전자 투명도 분석을 받는 동안 샘플을 지지하는 작업에 적절하다. 선택적으로, 제 2 스테이지는 기 울어질 수 있다.

샘플 지지부를 위한 제 2 스테이지는 완전히 또는 부분적으로 진공 내부에 있는 조종기일 수 있다.

도 8D에 도시된 바와 같이, 상기 장치는 다수 개의 샘플 지지부들을 위한 선택적인 홀더(338)를 포함한다.

도 8B, 도 8E에 도시된 바와 같이, 샘플 조종기(320)는 바늘 또는 프로브(342)를 포함한다.

도 8A-도 8E에 도시된 바와 같이, 상기 장치는 이온 검출기 또는 전자 검출기와 같은 선택적인 FIB 검출기(330)를 포함한다.

도 8A-8E에 도시된 바와같이, 단일 전자 빔 소스(308)는 전자들을 방출하고, 상기 전자들은 전자 투과 검출기(306) 및 SEM 검출기 같은 선택적 후방산란 및/또는 이차 전자 검출기(334)에 의해 검출된다. 그럼에도 불구하고, 몇몇 실시예들에서, 하나 이상의 전자 빔 소스(308)가 있다는 것이 인식될 것이다. 몇몇 실시예들에서, 전자 빔 소스(308)는 SEM 칼럼이다. 몇몇 실시예들에서, 전자 빔 소스(308)는 SEM 칼럼이고, 선택적으로 샘플을 절단하는 역할을 한다.

도 8A-E에 도시된 바와같이, 전자 빔 소스(308) 및 전자 투과 검출기(306)는 이미지화될 샘플의 대향 측면들에 자리한다. 도 8D에 도시된 바와같이, 전자 빔 소스(308) 및 전자 투과 검출기(306)는 장착된 샘플들을 홀딩하는 샘플 지지부들을 지지하는 샘플 지지 캐리어(350)의 대향 측면, 및 스테이지(312)의 상부 표면(360)의 대향 측면들상에 자리한다.

대조하여, 도 8E에서 명백한 바와같이, 선택적인 SEM 검출기(334)는 전자 빔 소스(308) 처럼 스테이지(312)의 동일 측면상에 있다.

비록 이것이 도 8A-E에 도시된 바와같은 실시예들에 대해 적당하지만, 이런 기하구조는 하나의 스테이지보다 오히려 부착된 프로브 또는 바늘에 의해 지지되면서 샘플이 전자 투명도 분석되는 실시예들인 본 발명을 제한하지 않는다. 이들 실시예들에 대하여, 전자 투명도 분석 시간 동안 전자 빔 소스(308) 및 전자 검출기(306)가 분석될 샘플이 배치되는 위치의 대향 측면상에 배치되는 것이 필요하여, 전자 빔 소스(308)에 의해 제공된 전자 빔은 전자 검출기(306)에 의해 검출된 샘플의 적어도 일부를 가로지를 수 있다.

몇몇 실시예들에서, 상기 장치는 후방산란 및/또는 2차 전자 검출기(334) 및/또는 하나 이상의 전자 투과 검출기(306)를 포함하는 것이 인식된다. 몇몇 실시예들에서, 상기 장치는 선택적 광학 현미경 장치(도시되지 않음)를 포함한다. 몇몇 실시예들에서, 상기 장치는 선택적으로 X 선들을 검출하도록 구성된 선택적 광자 검출기(도시되지 않음)를 포함한다.

몇몇 실시예들에서, 전자 빔 소스(308)는 SEM 칼럼이고, 전자 투과 검출기(306)는 STEM 검출기이다. 다른 실시예들에서, 전자 투과 검출기(306)는 TEM 검출기이다.

도 8E에 도시된 바와같이, 스테이지(312)는 FIB 절단 존이다. 몇몇 실시예들에서, 전자 투과 검출기(306)는 수축 가능하고, 도 8E에 도시된 바와같이, 전자 투과 검출기(306)는 스테이지를 FIB 절단 존으로 이동하기전에 수축된다.

특정 실시예들에서, 제 1 다중칼럼 툴(322)은 또한 이온 빔 소스(310), 전자 빔 소스(308), 전자 검출기(306), 이동 가능 스테이지(312), 제 2 현미경 장치(도시되지 않음), 및 로보트 조종기(320)로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 장치에 동작 가능하게 결합된 처리기 및 메모리를 포함하는 제어기(도시되지 않음)를 포함한다. 특정 실시예들에서, 제어기(도시되지 않음)는 이온 빔 소스(310), 전자 빔 소스(308) 및 로보트 조종기(320)에 동작 가능하게 결합된다. 특정 실시예들에서, 제어기(도시되지 않음)는 장치에 포함된 임의의 다른 미세 분석 장치를 제어하도록 동작하다.

몇몇 실시예들에서, 처리 제어기는 이동 가능한 스테이지(312) 같은 적어도 하나의 스테이지의 병진운동 및/또는 회전을 제어하도록 동작한다.

몇몇 실시예들에서, 제 1 다중칼럼 툴(322)은 EDX 분석을 위한 선택적 오제 전자 검출기(도시되지 않음) 및/또는 x 선 검출기(도시되지 않음)를 더 포함한다.

몇몇 실시예들에서, 처리 제어기는 프로그램되어, 툴은 샘플 형성, 샘플 회전, 샘플 지지부상에 샘플 배치 및 여기에 개시된 샘플 미세 분석 방법을 실행한다.

도 9A-9C는 본 발명의 임의의 실시예들에 따른 예시적인 X-Y-Z-θ 로보트 샘플 조종기(320)를 도시한다. 비록 도 9A-9C에 개시된 바와같은 로보트 조종기(320)가 도 8A-8E 및 10A-10F에 기술된 다중칼럼 툴들(322 및 362)에 적당하지만, 도 9A-9C에 도시된 로보트 조종기(320)가 실시예로서 제공되고, 제한되는 것으로 해석되어서는 않되는 것이 인식된다.

도 9A-9C에 도시된 툴 축들 사이에 연결이 없고 축들이 상기된 물체 및/또는 추출된 샘플내에 첨부되는 것이 주의된다. 게다가, 도 9A-9C에 도시된 로보트 샘플 조종기에 대한 변형이 이루어질 수 있어서, 도면들이 제한보다 도시하기 위한 것임이 이해된다.

도 9A-9C에 도시된 바와같이, 로보트 샘플 조종기는 회전 축(502)상에 배치된 가요성 벨로우즈(508)내에 회전 샤프트(512)를 포함한다. 가요성 벨로우즈(508)는 진공 밀봉을 유지하면서 회전 샤프트의 축 및 측면 이동을 허용한다. 회전 메카니즘은 회전 베어링들 및 밀봉부들을 포함한다.

회전 축의 단부에는 바늘 또는 프로브(128)가 있다. 몇몇 실시예들에서, 바늘은 물체로부터 형성된 샘플을 추출하기 위하여 사용될 수 있다.

도 9A-9B에 도시된 바와같이, 회전축(502)은 조종기 베이스(504)에 수직에서 실질적으로 55도 지향된다.

도 9C는 X-Y-Z-θ의 단면도를 제공한다. 샘플 조종기는 진공 밀봉 표면(514)을 포함한다.

도 10A-10F는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따라 물체의 샘플을 추출하고 샘플을 표면 분석하기 위한 제 2 다중칼럼 툴(362)의 등가도 및 등가 분석도를 제공한다.

도 10A-F를 참조하여, 제 2 다중칼럼 툴(362)은 웨이퍼 또는 다이 같은 보다 큰 물체로부터 샘플을 형성하기 위한 FIB 칼럼(310), 샘플의 표면에서 벗어나는 전자 빔을 산란하기 위한 전자 빔 소스(308B), 및 형성된 샘플을 추출하고 조종하기 위한 로보트 조종기(320), EDX 장치(364), 및 오제 전자 검출기(366)를 포함하고, 이들 모두는 부분적으로 또는 전체적으로 구성요소들을 하우징하기 위한 진공 챔버(304)내에 배치된다. 비록 도 10A-F에 도시된 바와같은 다중칼럼 툴(362)이 EDX(364)뿐 아니라 오제 전자 검출기(366)를 포함하지만, 본 발명의 임의의 실시예들은 단지 DEX(364) 및 오제 전자 검출기(366)만을 가진 다중칼럼 툴을 제공하는 것이 인식된다.

몇몇 실시예들에서, 스테이지(312B)는 3차원으로 병진할 수 있고 회전 축(도시되지 않음)을 포함한다. 게다가, 스테이지(312)는 스테이지(312B)상에 배치된 물체 또는 샘플을 경사지게 하기 위한 경사 축을 포함한다.

특정 실시예들에서, 물체는 선택적으로 이동할 수 있는, 특히 병진하고 회전할 수 있는 스테이지(312B)상에 배치된다. 몇몇 실시예들에서, 스테이지는 모터에 동작 가능하게 접속된다. 도 10B-F에 도시된 바와같이, 이동 가능한 스테이지는 트랙(340)상에 장착된다. 몇몇 실시예들에서, 스테이지(312B)는 200mm 또는 보다 큰 웨이퍼(336)를 지지하도록 구성된 지지 표면(360)을 포함한다.

몇몇 실시예들에서, 스테이지(312)는 적어도 30,000 제곱 미터의 표면 영역을 가진 지지 표면(360)을 포함한다.

선택적으로, FIB 칼럼(310) 및/또는 전자 빔 칼럼(308)은 스테이지(312)에 관련하여 경사질 수 있다.

샘플이 표면 미세 분석되는 동안, 물체 또는 웨이퍼를 지지하기 위한 스테이지(312B)와 다른 제 2 스테이지(도시되지 않음)가 샘플을 지지하기 위한 임무에 적 당하다는 것은 인식될 것이다. 샘플 지지부에 대한 제 2 스테이지는 완전히 또는 부분적으로 진공내에 배치된 조종기일 수 있다.

도 10C-F에 도시된 바와같이, 장치는 다수의 샘플 지지부들을 위한 선택적 홀더(338)를 포함한다.

도 10B-E에 도시된 바와같이, 로보트 샘플 조종기(320)는 바늘 도는 프로브(342)를 포함한다.

도 10B-C에 도시된 바와같이, 장치는 이온 검출기 또는 전자 검출기 같은 선택적 FIB 검출기(330)를 포함한다.

다중칼럼 툴(362)은 웨이퍼 네비게이션을 위한 SEM 검출기(334)를 포함한다.

도 10E에 도시된 바와같이, 로보트 조종기의 바늘 또는 프로브(342)를 사용하여 웨이퍼(336)로부터 샘플(104)을 추출한후, 샘플은 전자 빔 소스(308B) 및 적어도 하나의 오제 전자 검출기(366) 및 EDX 장치(364)의 X선 검출기를 사용하여 표면 미세 분석을 위한 샘플 지지부(134C)상에 배치된다.

특정 실시예들에서, 제 2 다중칼럼 툴(362)은 처리기 및 메모리를 포함하는 제어기(도시되지 않음)를 포함한다.

몇몇 실시예들에서, 처리 제어기는 프로그램되어 툴은 샘플 형성, 샘플 지지부상에 샘플을 배치하기 위한 샘플 회전, 및 여기에 개시된 샘플 표면 미세 분석 방법들을 실행한다.

도 10A-F에 도시된 바와같이, 제 2 다중칼럼 툴(362)은 비록 상기 선택적 전자 투명도 분석 장치가 툴(362)에 부가될 수 있다는 것이 이해되지만, 전자 투명도 분석 장치가 없다.

도 11은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따라 샘플을 얻고 샘플 지지부상에 샘플을 배치하기 위한 방법들을 기술하는 흐름도를 제공한다. 몇몇 실시예들에 따라, 도 11에 개시된 방법들은 도 8A-E의 다중칼럼 툴(322)의 진공 챔버(304) 또는 도 10A-F의 다중칼럼 툴(362)을 사용하여 단일 진공 챔버에서 수행된다. 따라서, 이들 실시예들에 따라, 물체 단면 표면(120 또는 122)을 가진 샘플(104)은 FIB 칼럼(310)으로부터 포커스된 이온 빔을 사용하여 웨이퍼에서 처음에 형성된다(400). 다음에, 바늘 또는 프로브(128)는 샘플(104)에 부착(402)된다. 몇몇 실시에들에서, 부착(402)은 FIB 칼럼(310)의 포커스된 이온 빔을 사용하여 이루어진다.

샘플(104)은 물체(102)로부터 제거되고(404), 샘플 지지부(134)에 관련하여 재지향되어(406), 샘플의 외부 표면(124)은 실질적으로 샘플 지지부(134)의 상부 표면(130)에 수직이다. 선택적으로, 샘플(104)은 회전되어, 물체 단면 표면은 실질적으로 샘플 지지부(134)의 상부 표면(130)에 실질적으로 평행하다. 몇몇 실시예들에서, 샘플(104)은 회전되어, 인접한 물체 단면 표면(120)은 샘플 지지부(134)의 상부 표면(130)에 실질적으로 평행하다.

샘플 지지부(134)를 홀딩하는 스테이지(312) 같은 스테이지는 바늘 또는 프로브(128)에 의해 지지되는 동안 샘플 아래에 배치된다(407). 몇몇 실시예들에서 단계(406)가 단계(407)에 선행한다는 것이 주의된다. 선택적으로, 단계(407)는 단계(406)에 선행한다.

몇몇 실시예들에서, 샘플 지지부(134)는 스테이지(312)에 의해 지지된다.

샘플(104)은 로보트 조종기(320)를 가진 샘플 지지부(134)상에 장착되고(408), FIB 칼럼(310)으로부터 포커스된 이온 빔으로 부착되거나 용접된다(410).

몇몇 실시예들에서, 단일 툴 또는 진공 챔버에 형성된 샘플은 반복적으로 미세 분석되고 단일 툴 또는 진공 챔버내에서 박막된다는 것이 주의된다.

도 12A-D는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따라 샘플 형성, 샘플 재박막화 및 단일 툴에서 미시 분석을 위한 반복 방법의 다양한 실시예들의 흐름도를 제공한다. 도 12A-D에 도시된 실시예들에 따라, 형성된 샘플은 단일 진공 챔버내에 배치되는 동안 선택적으로 미세 분석되고 박막화되어, 일련의 이미지들을 형성하고, 각각의 이미지는 다른 두께의 샘플의 미세 분석으로부터 유도된다. 몇몇 실시예들에서, 샘플은 샘플이 이미지화되는 동일한 진공 챔버내에서 보다 큰 물체로부터 형성된후 반복적으로 박막되고 이미지화된다.

도 12A-D에 도시된 처리가 여기에 기술된 본 발명의 다른 측면들과 독립적으로 사용될 수 있다는 것이 이해된다. 특정 실시예에서, 샘플은 선택적으로 이미지화되고 박막화되는 샘플 지지부에 부착된다. 특정 실시예에서, 이런 처리는 FIB 및 전자 투과를 분석하는 전자 현미경 장치를 포함하는 단일 툴에서 수행된다.

몇몇 실시예들에서, 샘플 재박막화는 포커스된 이온 빔이 샘플의 물체 단면 표면에 실질적으로 수직으로 경사지도록 포커스된 이온 빔에 샘플을 노출시킨다.

몇몇 실시예들에서, 미세 분석은 전자 투명도 분석을 포함한다.

몇몇 실시예들에서, 미세 분석은 이차 전자들의 검출, 후방산란 전자의 검출 및 X선을 포함하는 광자의 검출로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 처리 를 포함한다.

a. 하나의 툴에서 이런 처리를 수행하는 것이 2개의 다른 툴들 사이에서 샘플을 전후 병진시킬 필요를 제거하여, 도 12A-D에 도시된 처리의 자동화를 허용하는 것이 주의된다.

도 12A-D는 본 발명의 몇몇 실시예들을 기술하는 흐름도를 제공한다. 상기 처리는 진공 챔버에서 샘플(602)을 형성함으로써 시작한다. 도 12A에 도시된 바와같이, 샘플이 형성된후 샘플은 표면 분석(604)의 반복적 처리 및 박막화에 의한 표면 제거(606)된다. 몇몇 실시에들에서, 표면 분석(604)은 SEM, EDX 같은 샘플의 표면에서 발생하는 전자들을 산란하는 것과 관련된 임의의 처리 및 오제 전자들의 검출을 포함한다. 선택적으로, 샘플은 광학 현미경에 영향을 받는다. 몇몇 실시예들에서, 표면 분석(604)시, 샘플은 이차 전자들의 검출을 위하여 보다 두껍다. 몇몇 실시예들에 따라, 표면 분석(604)시, 검출기는 미세 분석된 샘플 아래에 놓일 필요가 없다.

샘플 박막화를 위하여 공지된 임의의 방법이 본 발명에 적당하다는 것이 주의된다. 몇몇 실시예들에서, 샘플은 포커스된 이온 빔을 사용하여 박막화된다(606). 몇몇 실시예들에서, 박막화에 의한 표면 제거는 스퍼터링 아르곤 이온 빔에 의해 영향을 받는다.

적당한 횟수의 박막화(606)에 의한 표면 제거후, 샘플은 전자 투명도 분석을 하기에 충분하게 박막화된다. 샘플이 전자 투명도 분석을 위하여 충분히 박막화되는 "전자 투과 임계치"가 특정 수치 두께 측면에서 정의되지 않는 것이 이해되는 데, 그 이유는 이런 박막화 횟수가 전자 빔 소스의 에너지, 전자 투명도 분석등과 같이 분석될 재료의 성질 같은 다수의 인자들에 따르기 대문이다. 이론에 의하여 한정되는 것은 원하지 않고, 몇몇 예들에서 전자 투과 임계치와 동일한 정도의 크기인 두께를 가진 샘플을 박막화하는 것은 전자 투명도 분석 이미지 해상도를 개선할 수 있다.

일단 샘플이 충분히 박막되면, 전자 투명도 분석(608)된다. 몇몇 실시예들에서, 분석된 샘플 아래 검출기는 투명도 분석(608)의 단계 동안 요구된다. 게다가, 비록 데이타가 임의의 도시된 처리를 통하여 수집될 수 있다는 것이 이해되지만, 데이타 수집 단계(610A-D)가 도 12A-D의 최종 단계로서 도시되는 것은 주의된다.

하나의 예시적인 실시예에서, 샘플의 이미지 부분은 반도체 웨이퍼 같은 물체의 단면을 나타낸다.

몇몇 실시예들에서 샘플이 하나 이상의 형태의 미세 분석되는 것이 주의된다. 게다가, 비록 개시된 방법이 전자 투명도 분석에 적용할 수 있지만, 상기 분석으로 제한되지 않고, 몇몇 실시예들에서, 전자 투명도 분석과 다른 미세 분석 기술이 사용될 수 있다.

몇몇 실시예들에서, 박막화하는 것은 샘플의 표면에서 임의의 재료들을 선택적으로 제거하는 FIB를 사용하는 것을 포함한다. 따라서, 예시적인 실시예들에서 FIB 이온 밀링은 크세논 디플로오르화물 같은 상호작용 종들을 도입하는 것을 포함한다.

도 12는 샘플 재박막화 및 이미지화의 반복 처리의 다른 실시예를 도시한다. 도 12B에 도시된 실시예에서, 미세 분석(612)의 단일 단계는 양쪽 표면 및 투명도 분석을 수반한다.

도 12C는 미세 분석이 단지 투명도 분석만을 포함하는 실시예를 도시한다.

도 12D는 미세 분석이 표면 분석만을 포함하고 투명도 분석을 배제하는 실시예를 도시한다.

도 13은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 샘플 박막화의 예시적인 도면을 제공한다.

선택적으로, 여기에 기술된 방법들 및 장치들을 사용하여 제공된 적어도 하나의 샘플은 샘플 지지부상에 배치되고, 툴에서 벗어나게 전달되고, 로딩 스테이션들 상에 로딩된다. 도 14는 다른 샘플 전달 동작들의 흐름도를 제공한다. 따라서, 일실시예에 따라, 형성된 샘플(602)은 표면 분석(630)을 위하여 언로드된다. 선택적으로, 샘플은 표면 및/또는 투명도 분석(634)을 위한 언로딩 전에 미세 분석과 함께(636) 또는 미세 분석없이(632) 박막화된다. 몇몇 실시예들에서, 로딩 스테이션상에 로딩 및 전달은 자동화되고, 로보트 아암(도시되지 않음)에 의해 제어되고, 샘플 지지부들에 장착된 샘플들을 얻기 위한 완전히 자동화된 처리를 제공한다.

보 출원의 설명 및 청구항들에서, 각각의 동사들 "포함하다(comprise)", "포함하다(include)" 및 "가진다(have)", 및 그것의 동사 변화들은 동사의 목적어 또는 목적어들이 필수적으로 완전한 멤버들, 구성요소들, 엘리먼트들 또는 동사의 주 어 또는 주어들의 일부 리스트를 요구하지 않는 것을 가리키기 위하여 사용된다.

본 발명은 예시적으로 제공되고 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 의도되지 않는 실시예들의 상세한 설명들을 사용하여 기술되었다. 기술된 실시예들은 다른 특징들을 포함하고, 이 모두는 본 발명의 모든 실시예들에 요구되지 않는다. 본 발명의 몇몇 실시예들은 특징들의 일부 또는 특징들의 가능한 결합들을 사용한다. 기술된 본 발명의 실시예들 및 기술된 실시예들에 주의된 특징들의 다른 결합들을 포함하는 본 발명의 실시예들의 변형들은 당업자에게 알려질 것이다. 본 발명의 범위는 다음 청구항들에 의해서만 제한된다.

본 발명의 목적은 전자 투명도 미세 분석을 위한 웨이퍼들로부터 샘플을 추출하기 위한 방법들 및 장치들을 제공하여, 반도체 제조자에게 고비용일 수 있는 특정 시간 지연 이후에만 제조 공정에서 식별되는 시간 지연된 공정 모니터링 및 결함들을 가능한 한 빨리 사이트 상에서 식별할 수 있는 효과를 가집니다.

Claims

물체의 샘플을 형성하고, 추출하고 이미지화하는 장치로서,

a) 진공 챔버;

b) 상기 진공 챔버내에 적어도 부분적으로 배치된 샘플을 형성하는 이온 빔 소스;

c) 상기 진공 챔버내에 적어도 부분적으로 배치된 샘플을 추출하고 조종하는 로보트 조종기; 및

d) 전자 빔의 적어도 제 1 부분이 상기 진공 챔버내에 적어도 부분적으로 배치된 적어도 일부의 샘플을 가로지르도록 샘플을 이미지화하는 제 1 전자 현미경 장치를 포함하는 장치.
제 1 항에 있어서, a) 상기 물체들 및 선택적으로 샘플을 지지하기 위한 적어도 하나의 스테이지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 스테이지중 적어도 하나는 적어도 30,000mm²의 표면 영역을 가진 지지 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 이온 빔 소스는 상기 스테이지에 관련하여 경사진 이온 빔 칼럼을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 제 1 전자 현미경 장치는,

a) 상기 진공 챔버내에 적어도 부분적으로 배치된 상기 전자 빔을 방사하는 전자 빔 소스; 및

b) 상기 진공 챔버내에 적어도 부분적으로 배치된 상기 전자 빔의 상기 제 1 부분에서 유도된 전자들을 검출하는 전자 검출기를 포함하고, 상기 전자 빔 소스 및 상기 전자 검출기는 샘플을 지지하기 위하여 적어도 하나의 상기 스테이지 상부 표면 대향 측면에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 로보트 조종기는 샘플에 거꾸로 부착할 수 있는 바늘을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, a) 상기 이온 빔 소스, 상기 제 1 전자 현미경 장치, 및 상기 로보트 조종기로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 엘리먼트에 동작 가능하게 결합된 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제 1 전자 현미경 장치는,

a) 상기 진공 챔버내에 적어도 부분적으로 배치된 상기 전자 빔을 방사하는 전자 빔 소스; 및

b) 상기 진공 챔버내에 적어도 부분적으로 배치된 상기 전자 빔의 상기 제 1 부분에서 유도된 전자들을 검출하는 전자 검출기를 포함하고, 상기 전자 빔 소스는 전자 박막 표본을 가로지르도록 충분히 높은 에너지로 상기 전자 빔을 방사하기 위하여 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제 1 전자 현미경 장치는 투과 전자 현미경 장치인 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제 1 전자 현미경 장치는 주사 투과 전자 현미경 장치인 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, a) 상기 샘플의 표면에서 나오는 상기 전자 빔의 제 2 부분의 산란에서 유도된 전자들을 검출하는 전자 검출기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 11 항에 있어서, 상기 유도된 전자는 2차 전자들, 후방산란 전자들 및 오제 전자들로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 11 항에 있어서, a) 상기 전자 빔 산란에서 유도된 x 선을 검출하기 위한 x선 검출기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 11 항에 있어서, a) 전자 투명도 분석을 위한 전용 제 2 전자 현미경 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 14 항에 있어서, 상기 제 2 전자 현미경 장치는 투과 전자 현미경 장치인 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, a) 샘플 및 물체로 구성된 그룹으로부터 선택된 제품에 상기 이온 빔 소스로부터 방사된 이온 빔을 가함으로써 유도된 이온들을 검출하는 이온 검출기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, a) 샘플 및 물체로 구성된 그룹으로부터 선택된 제품을 상기 이온 빔 소스에서 방사된 이온 빔을 가함으로써 유도된 전자를 검출하는 전자 검출기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
물체의 샘플을 형성하고, 추출하고 이미지화하는 장치로서,

a) 진공 챔버;

b) 상기 진공 챔버내에 적어도 부분적으로 배치된 샘플을 형성하는 이온 빔 소스;

c) 상기 진공 챔버내에 적어도 부분적으로 배치된 샘플을 추출하고 조종하는 로보트 조종기;

d) 샘플의 표면에서 나오는 전자 빔을 산란하는 전자 빔 소스; 및

e) 샘플에 상기 전자 빔을 가함으로써 유도된 오제 전자들을 검출하는 오제 전자 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 18 항에 있어서, a) 물체 및 선택적으로 샘플을 지지하는 적어도 하나의 스테이지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 19 항에 있어서, 적어도 하나의 상기 스테이지는 적어도 30,000mm²의 표면 영역을 가진 지지 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 18 항에 있어서, 상기 로보트 조종기는 샘플에 역으로 부착할 수 있는 바늘을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
물체의 샘플을 형성하고, 추출하고 이미지화하는 장치로서,

a) 진공 챔버;

b) 상기 진공 챔버내에 적어도 부분적으로 배치된 샘플을 형성하는 이온 빔 소스;

c) 상기 진공 챔버내에 적어도 부분적으로 배치된 샘플을 추출하고 조종하기 위한 로보트 조종기;

d) 상기 샘플의 표면에서 나오는 전자 빔을 산란하기 위한 전자 빔 소스; 및

e) 상기 샘플에 전자 빔을 가함으로써 유도된 x선을 검출하는 x선 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 22 항에 있어서, a) 물체 및 선택적으로 샘플을 지지하는 적어도 하나의 스테이지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 23 항에 있어서, 적어도 하나의 상기 스테이지는 적어도 30,000mm²의 표면 영역을 가진 지지 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 22 항에 있어서, 상기 로보트 조종기는 샘플에 역으로 부착할 수 있는 바늘을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.