KR20070093053A - 집속 이온 빔 데이터 분석에 관한 시스템 및 방법 - Google Patents

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마이클 윌리엄 파네프
마이클 앤소니 앤더슨
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Abstract

FIB 밀링 엔드포인팅 동작을 개선하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 이 방법은 밀링된 영역의 실시간 이미지 및 네이티브 FIB 시스템 생성 이미지와 플롯에 비해 증가된 감도를 갖는 픽셀 강도의 실시간 그래픽 플롯을 생성하는 단계를 포함한다. 이미지 및 플롯은 네이티브 FIB 시스템으로부터 획득된 로 (raw) 신호 데이터로 생성된다. 더 상세하게, 로 신호 데이터는 이미지를 생성하고, 정확한 엔드포인트에 관해 신뢰할 수 있게 사용될 수 있는 강도 그래프에 대응하는 특정 알고리즘에 따라 프로세싱된다. 특히, 디스플레이된 이미지는 밀링된 물질에서의 변화에 관해 더 시각적인 정보를 디스플레이하고, 강도 그래프는 밀링된 물질에서의 상대적 변화를 극적으로 돋보이게 하도록 동적으로 조정하는 스케일로 수집한 픽셀 강도를 플로팅한다.
FIB, 밀링, 엔드포인트

Description

집속 이온 빔 데이터 분석에 관한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR FOCUSED ION BEAM DATA ANALYSIS}
발명의 분야
일반적으로, 본 발명은 차징된 (charged) 입자 빔 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 집속 이온 빔 FIB 시스템으로부터의 신호 데이터를 프로세싱하는 장치 및 시스템에 관한 것이다.
발명의 배경
집속 이온 빔 (FIB) 현미경 시스템은 1980 년대 중반 이후 상업적으로 생산되고 있으며, 현재 반도체 디바이스를 시장 (market) 에 신속하게 제공하는데 필수적인 부분이다. 음극선관과 유사하게, FIB 시스템은 얇은, 차징된 입자의 집속 빔을 생성하고, 래스터 방식으로 견본 (specimen) 전체에 걸쳐 이 빔을 스캐닝한다. 차징된 입자가 음으로 차징된 전자인 스캐닝 전자 현미경과 달리, FIB 시스템은, 이하, 이온으로 지칭하는 차징된 원자를 사용하여 빔을 생성한다. 일반적으로, 이들 이온은 양으로 차징된다.
이들 이온 빔이 반도체 샘플 상으로 향하게 되는 (directed) 경우에, 샘플의 노출된 표면으로부터 제 2 전자, 제 2 이온 (i+ 또는 i- ), 중성 분자, 및 원자를 방출한다. 이 빔을 샘플 전체에 걸쳐 이동시키고 빔 전류, 스폿 사이즈, 픽셀 간격 (spacing), 및 드웰 시간과 같은 다양한 빔 파라미터를 제어함으로써, FIB 는 빔이 위치하는 곳이라면 어디라도 물질을 선택적으로 제거하는 "전자 스케일의 밀링 머신 (atomic scale milling machine)" 으로써 동작할 수 있다. 일반적으로, 도즈 (dose) ,또는 샘플 표면에 충돌하는 이온의 양은 빔 전류, 스캔 지속 시간, 및 스캐닝되는 영역의 함수이다. 방출된 입자는 검출기에 의해 감지될 수 있고, 그 후, 입사 빔 (incident beam) 이 샘플과 상호 작용하는 것과 같이, 감지된 데이터를 공지된 빔 위치와 상관시킴으로써, 이미지는 오퍼레이터를 위해 생성되고 디스플레이될 수 있다.
도 1 은 통상적인 FIB 시스템의 개략도이다. FIB 시스템 (10) 은 전극 추출기 및 정전형 광학 시스템을 포함하는 집속 컬럼 (16) 및 액체 금속 이온 소스 (14) 가 위치하는 상부 목부 (12) 를 갖는 진공 인벨로프 (evacuated envelope; 11) 를 포함한다. 이온 빔 (18) 은 소스 (14) 로부터 컬럼 (16) 을 거쳐, 20 으로 개략적으로 표시된 정전형 편향 수단 사이를 지나, 예를 들어 하부 챔버 (26) 내의 가동 X-Y 스테이지 (24) 상에 위치한 반도체 디바이스를 포함하는 샘플 (22) 을 향해 전달한다 (pass). 이온 펌프 (28) 는 목부 (12) 를 진공 처리하는데 사용된다. 챔버 (26) 는 진공 제어기 (32) 의 제어 하에 터보 분자 및 기계적 펌핑 시스템 (30) 으로 진공 처리된다. 진공 시스템은 챔버 (26) 내에 대략 1× 10E-7 Torr 와 5 × 10E-4 Torr 사이의 진공 상태를 제공한다. 에칭 보조제, 에칭 지연 가스, 증착 프리커서 (precursor) 가스, 또는 일부 다른 활성 또는 비활성 가스가 사용된다면, 통상적으로 챔버의 배경 압력은 약 1 × 10E-5 Torr 까 지 상승할 수도 있다.
고전압 전원 공급기 (34) 는 액체 금속 이온 소스 (14) 및 집속 컬럼 (16) 내의 적절한 전극에 연결되고, 이온 빔의 방향을 정한다. 패턴 생성기 (38) 에 의해 제공되는 소정의 패턴에 따라 동작하는 편향 제어기 및 증폭기 (36) 는 편향판 (20) 에 연결된다. 이미지를 위한 전자 방출 또는 제 2 이온을 검출하는 차징된 입자 배율 검출기(40) 는 비디오 회로 및 증폭기 (42) 에 연결되어, 그 후 비디오 모니터 (44) 에 드라이브를 공급하고, 제어기 (36) 로부터 편향 신호를 수신한다. 도어 (48) 는 샘플 (22) 을 스테이지 (24) 상으로 삽입하기 위해 제공되며, 가열되거나 냉각될 수도 있다. 다양한 회사로부터의 집속 이온 빔 시스템이 상업적으로 사용가능하지만, 도 1 에 도시된 시스템은 하나의 가능한 FIB 시스템 구성을 나타낸다.
이미징, 밀링, 가스 보조 에칭 또는 증착을 포함하는 FIB 시스템 (10) 에 의해 실행되는 임의의 빔 래스터 동작 동안에, FIB 빔 편향 소프트웨어 및 하드웨어가 빔을 표면 전체에 걸쳐 소정의 패턴으로 빔을 편향하며, 이는 일반적으로 래스터링이라고 지칭한다. 각각 현재의 위치에서, 빔은 래스터에서 다음 포인트로 이동하기 전에, 소정의 시간 주기 동안 드웰링하기 위해 남는다. 가장 간단하게, 래스터 패스 (pass) 는 시작 포인트로부터 종료 포인트로 한 축을 따라 고정 증가분으로 빔을 편향시키는 단계로 구성되고, 각 포인트에서 고정 드웰 시간 동안 드웰링한다. 라인의 끝에서 빔은 제 2 축에서 증가분으로 이동하기 전에 고정 리트레이스 (retrace) 시간 동안 대기한다. 빔은 제 1 축에서의 시작 포인트로 복귀하여, 다시 시작할 수도 있으며, 또한, 막 도착한 포인트로부터 제 1 축을 "카운트 다운" 하기 시작할 수도 있다 (래스터 타입이 래스터 (전자) 또는 서펜타인 (후자) 인지에 따라 다름). 이 프로세스는 모든 축에서 모든 증가분이 발생할 때까지 계속되고, 빔은 스캔에서의 모든 포인트에 드웰링한다.
당업자는 FIB 시스템이 설계 검증을 실행하고 실패한 설계를 수리하는 마이크로서저리 동작 (microsurgery operation) 을 수행하는데 사용된다는 것을 잘 이해한다. 이는 물리적으로 금속 라인을 "절단하는 단계" 또는 전도체를 단축하기 위해 금속 라인을 선택적으로 증착하는 단계를 포함할 수 있다. 따라서, FIB 시스템 기술은 재제조 (re-fabrication) 가 요구하는 몇 주 또는 몇 달 보다 며칠 또는 몇 시간 내에 프로토타이핑 (prototyping) 및 설계 검증을 하게 할 수 있다. 이 FIB "신속한 프로토타이핑" 은 종종 "FIB 디바이스 변형", "회로 에디팅" 또는 "마이크로서저리" 라고 지칭한다. 속도 및 유용함 때문에, FIB 마이크로서저리는 경쟁적인 반도체 산업에 요구되는 신속한 타임-투-마켓 (time-to-market) 타깃을 달성하는데 매우 중요하게 되었다.
FIB 마이크로서저리는 반도체 회로 설계 검증에 유용하며, 이 도구 (tool) 의 성공적인 사용은 밀링 프로세스의 정확한 제어에 달려 있다. 현재 집적 회로는 전도 물질 및 절연 유전체가 교차하는 다수의 레이어 (layer) 를 가지며, 다수의 레이어는 패터닝된 영역을 포함한다. 따라서, 밀링 레이트 (rate) 및 이온 빔 밀링 효과는 디바이스에 따라 매우 다양할 수 있다.
공교롭게도, 해당 금속 라인이 충분히 노출되거나 완전히 절단된 경우에, FIB 오퍼레이터는 밀링 프로세스를 정지하는 것을 담당하며, 이 프로세스는 엔드포인팅" 이라고 공지되어 있다. 엔드포인팅은 FIB 시스템 (10) 의 사용자 인터페이스 디스플레이 상에 디스플레이되는 이미지 또는 그래픽 정보의 오퍼레이터의 평가에 기초하여 행해진다. 대부분의 디바이스 변형 동작에서, 특정 레이어가 노출되자마자 밀링 프로세스를 정지하는 것이 바람직하다. 부정확한 엔드포인팅은 변형된 디바이스의 잘못된 분석을 발생시킬 수 있다. 최신식 반도체 디바이스에서 동작하는 구형 FIB 시스템은 오퍼레이터에 의해 사용가능한 감도를 갖는 이미지 및 그래픽 정보를 제공하지 못한다. 이는 부분적으로 구형 FIB 시스템이 원래 구형 반도체 디바이스에 원래 최적화된 이미징 시스템을 갖는다는 사실 때문이다.
특히, 반도체 디바이스 피처 (feature) 가 1 μm 미만으로부터 100 nm 이하까지의 사이즈로 계속 감소하기 때문에, 감소된 이온 빔 전류를 갖는 더 작고, 더 높은 종횡비 (aspect ratio) 의 FIB 비아 (via) 를 밀링하는 것이 필요하게 되었다. 이는 엔드포인트 검출 및 이미징에 관해 사용가능한 제 2 전자 및 이온의 수를 현저히 감소시킨다. 또한, FIB 가스 보조 에칭은 전도성 물질로 구성되는 가스 전달 노즐을 도입한다. 이 컴포넌트는 이온 빔 이미징 또는 밀링 동안에 차징이 발생하지 않도록 접지된다. 샘플 표면으로의 노즐의 접근은 제 2 전자 검출 레벨을 감소시키는 쉴딩 효과를 생성한다.
통상적으로 FIB 오퍼레이터는 밀링되는 영역의 실시간 이미지 및 실시간 그래픽 데이터 플롯 (plot) 에 의존하여, 적절한 엔드포인트 검출을 결정한다. 일반적으로, FIB 오퍼레이터는 밀링된 영역의 밝기에서의 변화를 시각적으로 탐색하여, 엔드포인트 검출을 질적으로 결정한다. 이런 변화는 금속/산화물 인터페이스와 같은 상이한 물질을 통한 밀 (mill) 의 전이 (transition) 를 표시할 수도 있다.
도 2 는 종래 FIB 시스템에 의해 제공되는 실시간 이미징에 관한 문제점의 일례를 나타낸다. FIB 시스템은 각 드웰 포인트에서 데이터를 생성하지만, 네이티브 (native) 마이크로서저리 소프트웨어가 이 데이터를 디스플레이하는지 여부는 다수의 팩터 (factor) 에 의존하는데, FIB 가 동작하는 특정 시계 (field of view; FOV, 현미경의 선택된 확대 팩터에 직접 관련됨), 각 축에 따른 원하는 증가분의 간격, 포인트 당 드웰 시간 등을 포함한다. 예를 들어, 참조 부호 62 에 의해 표시되는 10 μm FOV 로 밀링되는 0.1 μm × 0.1 μm 의 면적을 갖는 정사각형 밀 박스 (60) 를 취한다. 박스 (62) 는 FIB 시스템 (10) 의 모니터 상의 가시 영역을 나타낸다. 영역 (60 및 62) 이 스케일링되는 것은 아니다. 통상적으로, 샘플 표면 상의 밀 박스 (60) 의 위치를 적절히 결정하기 위해 오퍼레이터가 이런 시계를 사용하도록 선택한다. 사용자 인터페이스 모니터 상에 디스플레이되는 이미징 영역은 1024 픽셀 × 1024 픽셀보다 약간 작으나, FOV 는 정확히 x 및 y 축 모두에서 정확히 1024 픽셀로 분할된다. 이 FOV 에서, 각 스크린 픽셀은 10 nm × 10 nm 이하이며, 0.1 μm 정사각형 박스 (100 nm × 100 nm) 는 사용자에게 가시적인 모두 100 개의 픽셀 "데이터 포인트" 에 관해 스크린 상에 10 픽셀 × 10 픽셀을 점유한다. 밀 박스 파라미터가 0.005 μm × 0.005 μm (5 nm) 의 간격으로 설정된다면, 단일 패스에서 FIB 는 실제로 각 박스 축에서 (100 nm / 5 nm) + 1 = 21 개의 포인트에서 실제로 드웰링하여, 441 개의 드웰 포인트 정보를 생성한다. 이들 조건 하에서, FIB 는 디스플레이 영역 폭의 단지 1 % 인 영역 (0.1 μm 박스 폭 / 10 μm FOV) 에 걸쳐 생성한 정보를 디스플레이한다.
작은 이미지 영역 및 전자 검출의 감소된 레벨로 인해, 이미지에서의 변화를 시각적으로 검출하는 것이 매우 어렵기 때문에, 실시간 이미지는 엔드포인트 검출에 관한 FIB 오퍼레이터에 임의의 값을 제공할 수 없다. 또한, 일부 FIB 시스템은 디더링 (dithering) 과 같은 데이터 프리프로세싱 (preprocessing) 을 실행하며, 프리프로세싱은 실제로 최신식 반도체 디바이스에 관해 적절한 엔드포인팅을 결정하는데 오퍼레이터의 확신도 레벨을 감소시킨다.
실시간 이미징을 보충하기 위해, 밀링 동작 동안에 픽셀 강도 대 도즈/깊이 그래프가 실시간으로 플로팅된다 (plot). 밀링된 이미지 및 그래프는 동시에 사용자 모니터 상에 제공된다. 도 3 은 FIB 오퍼레이터에 의해 통상적으로 의존되는, 적절한 엔드포인트 검출을 결정하기 위한 그래픽 플롯이다. 본 예시에서, 그래픽 플롯은 도 2 에서의 작은 밀 박스 (62) 로부터 생성된다. 그래프는 최신식 반도체 디바이스의 마이크로서저리 동안에 도즈/깊이에 대한 8 비트 픽셀 강도 (0-255) 를 플로팅한다. 그 플롯은 엔드포인트 검출의 경험적 지표를 오퍼레이터에 제공하려는 것이 의도된다. 오퍼레이터가 정확히 엔드포인트를 결정한다면, 통상적으로 금속과 산화물 간의 전이는 플롯에 명확히 나타내야 한다. 본 방식에서의 하나의 어려움은 다수의 장비에서 발견되는 8 비트 (0-255) 스케 일과 같은 고정 스케일로 데이터를 플로팅함으로써 발생하며, 이는 더 민감한 변화를 나타내기 위해 동적으로 리스케일링하지 않는다. 더 큰 어려움은 본 시스템이 비록 실제 드웰 포인트의 수는 21 × 21 = 441 임에도 불구하고 데이터가 10 픽셀 × 10 픽셀 상에 디스플레이되는 사실로부터 발생하는 상술한 100 개의 픽셀 데이터 포인트에 그 분석을 기초하게 한다는 사실로부터 발생한다. 따라서, 사용가능한 데이터의 1/4 이하가 종래 시스템에 의해 프로세싱되며, 훨씬 더 작은 강도에서의 작은 전이를 생성한다. 이들 2 개의 팩터는 결합하여 본 시스템의 감도를 감소시킨다.
따라서, FIB 오퍼레이터에 의해 성공적으로 엔드포인트를 검출할 확률 및 성공적으로 설계를 검증할 확률이 낮아서, 새로운 설계의 성공에 대한 데이터를 발생시키지 못하거나, 최종 디바이스로 전파된 부정확한 설계 변화를 발생시킬 수 있는 더 잘못된 오류의 결과를 발생시킨다. 최신식 디바이스에 관해 캘리브레이션된 새로운 FIB 시스템이 사용가능할 수도 있지만, 구형 FIB 시스템을 교체하는 비용이 너무 많이 든다. 일반적으로, FIB 시스템 변형은 시스템 검정 및 임의의 제조사 보증을 무효화할 수 있기 때문에, FIB 시스템 펌웨어 또는 하드웨어의 변형은 금지된다.
반도체 물질 내의 화학 물질을 분석하고 검출하는 SIMS (제 2 이온 질량 분석) 시스템에서, 특정 화학 물질이 검출되는 영역을 돋보이게 하기 위해 이미지를 향상시키도록 소프트웨어가 개발되어 왔다. 그러나, SIMS 동작은 엔드포인팅을 요구하지 않는다. 실제로, SIMS 오퍼레이터는 어떤 물질 레이어가 이온 빔에 의해 파괴되는지에 관계없이 프로세스를 중단해야 하는 시기를 임의로 결정할 수 있다. 마이크로서저리에서, 통상적으로, 회로 에디팅이 수행된 후에 디바이스는 전기적인 활동 상태를 유지할 필요가 있다. SIMS 에서, 이런 요구는 존재하지 않으며, 실제로, SIMS 는 (통상적으로 전도 레이어가 없이 제조된 베어 실리콘 다이 (bare silicon die) 와 같이) 종료되지 않아서 동작할 수 없는 디바이스 상에서 수행될 필요가 종종 있다. 실제로, 반도체 디바이스의 경우에, 파괴된 구조로부터 발생되는 입자의 방출이 화학 성분을 결정하는데 요구된다. 상반된 예로서, FIB 엔드포인팅 동작은 특정 구조를 파괴하지 않기 위해 밀이 중단되어야 하는 경우에 정확한 제어를 요구한다.
또한, 디바이스가 더 복잡해짐에 따라, 통상적으로 성공적인 마이크로서저리를 수행하는데 요구되는 동작의 수가 증가하며, 이들 동작의 복잡성도 증가한다. 일반적으로 마이크로서저리의 모든 구성 요소 (즉, 임의의 상호 연결을 절단하고 다른 상호 연결을 결합함) 가 정확하게 기능하는 것이 일반적으로 요구되며 항상 바람직하다. 마이크로서저리가 수행된 후에, 디바이스를 테스트해서 마이크로서저리에 의해 구현되는 설계 변화가 원하는 결과를 갖는지 여부를 결정할 필요가 있다. 테스트 프로그램 및 테스트 시스템을 개발하는 방법은 산업상 널리 공지되어 있다. 디바이스가 예상대로 기능하지 않는다면, 테스트 시스템이 분석될 수 있는 데이터를 생성하여 정확하게 기능하지 않는 부분을 결정하는 것이 일반적이다.
예상하지 않은 기능이 설계에서의 결함 때문인지 설계가 마이크로서저리를 통해 구현되는 방법에서의 오류 때문인지를 결정하는 경우에, 어려움은 더 복잡한 회로 에디트 태스크 (task) 에서 발생한다. 종래에는, 마이크로서저리 오퍼레이터는 회로 에디트 과정 동안에 디지털 방식으로 포착된 몇몇 이미지, 및 관찰된 결과를 생성할 수 있는 고장날 수도 있는 부분에 관해 자신의 메모리에 의존해야 한다. 시간이 경과하고, 다른 마이크로서저리 태스크가 수행됨에 따라, 오퍼레이터가 특정 서저리의 모든 구성 요소를 리콜 (recall) 하는 것은 어렵고, 서저리의 종료 후에 테스트 결과가 매우 신속하게 획득된 경우라도, 모든 오퍼레이터가 모든 태스크 양태를 리콜하는 것은 불가능하다.
따라서, FIB 시스템에서 엔드포인트 검출을 개선하는 방법을 제공하는 것이 바람직하다.
발명의 요약
본 발명의 목적은 이전 엔드포인트 검출 방식의 하나 이상의 단점을 제거하거나 완화하는 것이다. 특히, 본 발명의 목적은 변화에 대한 감도를 개선한 이미지 및 엔드포인트 그래프를 생성하는 것이다.
제 1 양태에서, 본 발명은 물질 변형을 포함하여 차징된 입자 빔 시스템 동작에서의 엔드포인팅 결정을 향상하는 방법을 제공한다. 그 방법은 드웰 포인트 강도 값을 수신하는 단계, 드웰 포인트 강도 값을 프로세싱하는 단계, 드웰 포인트 강도 값의 합계를 플로팅하는 단계를 포함한다. 더 상세하게, 수신하는 단계는 CPB 시스템에 의해 생성된 제 1 수의 프레임 중 제 1 해당 영역의, 드웰 포인트 강도 값을 포함하는 드웰 포인트 정보를 수신하는 단계이다. 프로세싱하 는 단계는 제 1 수의 프레임 중 제 1 해당 영역의 드웰 포인트 강도 값을 프로세싱하여, 래스터 데이터를 추출하는 단계, 제 1 해당 영역이 정의된 경우에 래스터 데이터를 이미지 팔레트에 매핑하는 단계, 및 최종 래스터 이미지를 디스플레이하는 단계를 포함한다. 플로팅하는 단계는 엔드포인트 그래프 대 (versus) 차징된 입자 도즈 또는 래스터링 시간에서 제 2 수의 프레임 중 제 2 해당 영역의 드웰 포인트 강도 값의 합계를 플로팅하는 단계를 포함한다.
본 양태의 실시형태에 따라, 소정의 시간 인터벌 (interval), 소정의 도즈 증가분 또는 소정의 프레임 수 중 어느 하나 이후에 래스터 데이터가 매핑되고, 디스플레이되고, 합해진 드웰 포인트 강도 값은 소정의 시간 인터벌, 소정의 도즈 증가분 또는 소정의 프레임 수 중 어느 하나 이후에 플로팅된다. 제 1 수는 자동적으로 계산되어 변화에 실시간 반응하는 것으로 보이는 래스터 이미지를 획득하고 실 (live) 래스터 영상에 대한 신호 대 잡음비를 개선할 수 있다. 각 래스터 데이터는 제 1 수의 프레임의 드웰 포인트 강도를 합하고 소정의 스케일로 선택된 최소값에서 선택된 최대값으로 래스터 데이트를 리스케일링함으로써 프로세싱될 수 있다. 선택된 최소값 이하의 래스터 데이터의 값은 새로운 최소값이 되고, 선택된 최대값 이상의 래스터 데이터 값은 새로운 최대값이 되며, 새로운 최소값으로부터 새로운 최대값까지의 범위를 갖는 또 다른 이미지 팔레트가 매핑될 수 있다. 그 후, 최종 스케이링된 래스터 이미지는 디스플레이될 수 있다. 바람직한 실시형태에서, 이미지 팔레트로 매핑된 래스터 데이터는, 소정의 시간 인터벌이 경과하거나, 소정의 도즈 증가분이 수신되거나, 또는 소정의 프레임 수가 경과할 때 까지 불변 상태가 유지된다.
또 다른 실시형태에서, 이 방법은 현재 래스터 데이터와 소정 수의 이전 래스터 데이터 간의 차이로부터 차등 (differential) 디스플레이 이미지를 생성하는 단계를 포함하며, 각각의 소정 수의 이전 래스터 데이터는 비율을 감소시킴으로써 가중된다. 이미지 팔레트는 그레이스케일 팔레트와 비교하여 최종 래스터 이미지에서의 변화의 인식도를 높이는데 효과적인 다수의 색상을 포함할 수 있다.
또 다른 실시형태에 있어서, 이 방법은 차징된 입자 빔 시스템이 이미징 모드에 있는지 여부를 결정하여, 시계 또는 시계의 서브세트를 이미징하는 이미징 모드 동작에 대응하는 것과 같은 프레임 정보를 분류하는 단계를 포함할 수 있다. 이미징 모드 동작에 관한 프레임 정보에 대응하는 이미지는 이미징 모드 창에 디스플레이되고, 래스터 이미지는 래스터 모드 창에 디스플레이된다. 본 실시형태의 바람직한 양태에서, 프레임 정보가 이미징 모드 동작으로 분류된다면, 이미징 모드 창을 최전면으로 가져오고, 프레임 정보가 래스터 동작으로 분류된다면, 래스터 모드 창을 최전면으로 가져온다. 다른 방법으로, 래스터 이미지는 이미징 모드 창에서의 정확한 위치에 스케일링되거나 중첩될 수 있다.
다른 실시형태에 있어서, 프로세싱하는 단계 및 플로팅하는 단계가 복수의 해당 영역 및 다양한 수의 프레임에 관해 2 번 이상 반복되거나, 프로세싱하는 단계가 제 1 해당 영역 및 다양한 수의 프레임 및 이미지 팔레트에 관해 2 번 이상 반복될 수 있다. 다른 방법으로, 플로팅하는 단계는 가장 작은 영역을 갖는 해당 영역에 관해서만 실행될 수 있다.
본 양태의 다른 실시형태에 있어서, 이 방법은 소정의 시간 인터벌, 소정의 도즈 증가분 또는 소정의 프레임 수 중 어느 하나 이후에 래스터 데이터를 스케일링함으로써 래스터 데이터로부터 섬네일 (thumbnail) 데이터를 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 이 방법은 1 이상의 이미지 팔레트, 차징된 입자 빔 전류, 전달되는 차징된 입자 도즈, 래스터링 시간, 및 섬네일 데이터에 대응하는 엔드포인트 그래프 데이터를 저장하는 단계를 포함할 수 있다. 하나 이상의 섬네일 데이터에 이미지 팔레트를 적용시킴으로써 구성되는 하나 이상의 섬네일 이미지 및 엔드포인트 그래프가 디스플레이될 수 있고, 엔드포인트 그래프 상의 값을 선택하는 단계가 가장 근사하게 상호 참조된 섬네일이 디스플레이되게 하도록 각각의 섬네일 이미지는 엔드포인트 그래프 상에 대응하는 하나의 강도 값에 상호 참조될 수 있다. 이 방법은 섬네일 데이터 평면에서의 라인 세그먼트 (line segment) 를 정의함으로써 단면 이미지를 구성하는 단계, 각각의 섬네일 데이터의 라인 세그먼트에 따라 강도 값을 분석하고, 단면 이미지의 수평축이 공간에 대응하고 수직축이 시간 또는 도즈에 대응하도록 상부에서 하부까지 순차적으로 각각의 열을 쌓음으로써 하나의 열의 단면 이미지를 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 바람직한 양태에서, 분석하는 단계는 라인 세그먼트의 한 면에서 소정의 거리에 있는, 라인 세그먼트에 수직인 벡터를 따라 강도 값을 평균하는 단계 또는 통합하는 단계 중 하나를 포함할 수 있다. 이 방법은 소정의 이미지 팔레트를 1 이상의 섬네일 데이터에 적용함으로써 구성되는 1 이상의 섬네일 이미지, 엔드포인트 그래프, 및 단면 이미지를 디스플레이하는 단계를 포함하며, 여기서 각각의 섬네일 이미지는 엔 드포인트 그래프 상에서 대응하는 하나의 강도 값 및 단면 이미지의 하나의 열에 상호 참조된다. 엔드포인트 상의 포인트를 선택하는 단계는 가장 근접한 단면 섬네일 이미지가 디스플레이되게 하고, 단면 이미지의 상호 참조된 열이 표시되게 하거나, 단면 이미지 상의 열을 선택하는 단계는 상호 참조된 섬네일 이미지가 디스플레이되게 하고, 그래프 상의 상호 참조된 엔드포인트가 표시되게 한다.
다른 양태에서, 제 1 해당 영역이 프레임 내의 1 이상의 래스터 형상에 의해 점유되는 영역으로 설정되거나, 제 1 해당 영역이 프레임 내의 1 이상의 래스터 형상에 의해 점유되는 영역의 서브세트로 설정된다. 서브세트는 1 이상의 래스터 형상의 퍼리미터 (perimeter) 로부터 소정의 거리 내의 모든 드웰 포인트를 제외하도록 선택될 수 있다. 1 이상의 래스터 형상은 1 이상의 내부 퍼리미터를 가질 수 있으며, 여기서 서브세트는 1 이상의 내부 퍼리미터로부터 또 다른 소정의 거리 내의 모든 드웰 포인트를 더 제외하도록 선택될 수 있다. 제 1 해당 영역은 프레임에서 오버래핑되는 2 이상의 래스터 형상에 의해 점유되는 영역의 결합으로 설정될 수 있으며, 제 1 해당 영역은 1 이상의 래스터 형상의 퍼리미터로부터 소정의 거리 내의 모든 드웰 포인트를 제외하도록 선택될 수 있다.
다른 양태에서, 제 2 해당 영역이 프레임 내의 1 이상의 래스터 형상에 의해 점유되는 영역으로 설정되거나, 제 2 해당 영역이 프레임 내의 1 이상의 래스터 형상에 의해 점유되는 영역의 서브세트로 설정된다. 서브세트는 1 이상의 래스터 형상의 퍼리미터 (perimeter) 로부터 소정의 거리 내에 있는 모든 드웰 포인트를 제외하도록 선택될 수 있다. 1 이상의 래스터 형상은 1 이상의 내부 퍼리미터 를 가질 수 있으며, 여기서 서브세트는 1 이상의 내부 퍼리미터로부터 또 다른 소정의 거리에 있는 모든 드웰 포인트를 더 제외하도록 선택될 수 있다. 제 2 해당 영역은 프레임에서 오버래핑하는 2 이상의 래스터 형상에 의해 점유되는 영역의 결합으로 설정될 수 있으며, 제 2 해당 영역은 1 이상의 래스터 형상의 퍼리미터로부터 소정의 거리 내의 모든 드웰 포인트를 제외하도록 선택될 수 있다.
본 양태의 다른 실시형태에서, CPB 시스템에 의해 생성되는 각각의 프레임으로부터의 정보 및 CPB 시스템 동작 파라미터는 프로세싱하는 단계 및 플로팅하는 단계에 따라 다음의 검색 및 프로세싱을 위해 저장될 수 있다. 플로팅하는 단계는 합해진 드웰 포인트 강도 값에서의 변화가 발생하는 시기를 결정하는데 인식도를 용이하게 증가시키기 위해, 엔드포인트 그래프 상에 디스플레이되는 x 축 범위에 걸쳐 합해진 모든 드웰 포인트 강도 값을 포함하는 새로운 범위로 y 축을 리스케일링하는 단계를 포함할 수 있다.
제 2 양태에서, 본 발명은 물질 변형을 포함하여 차징된 입자 빔 시스템 동작에서 이미징하는 방법을 제공한다. 이 방법은 드웰 포인트 강도 값을 수신하는 단계, 드웰 포인트 강도 값을 프로세싱하는 단계를 포함한다. 더 상세하게, 수신하는 단계는 CPB 시스템에 의해 생성되는 각각의 프레임으로부터 드웰 포인트 강도 값을 포함하는 드웰 포인트 정보를 수신하는 단계를 포함한다. 프로세싱하는 단계는 다수의 프레임 중 해당 영역의 드웰 포인트 강도 값을 프로세싱하여 래스터 데이터를 도출하는 단계, 래스터 데이터를 이미지 팔레트로 매핑하는 단계, 및 제 1 축에서 0 보다 큰 소정의 제 1 팩터 및 제 2 축에서 0 보다 큰 소정의 제 2 팩터에 의해 스트레칭된 (stretched) 최종 래스터 이미지를 디스플레이하는 단계를 포함한다.
본 양태의 실시형태에서, 소정의 제 1 팩터 및 소정의 제 2 팩터는 동일하거나, 소정의 제 2 팩터가 소정의 제 1 팩터보다 더 클 수 있다.
첨부한 도면과 함께, 본 발명의 특정 실시형태에 대한 다음의 상세한 설명을 검토하면 본 발명의 다른 양태 및 특징은 당업자에게 명백할 것이다.
도면의 간단한 설명
이하, 본 발명의 실시형태는 단지 예시로써 첨부 도면을 참조하여 설명될 것이다.
도 1 은 종래 기술의 FIB 시스템의 개략도이다.
도 2 는 도 1 의 FIB 시스템으로부터의 시계의 일례이다.
도 3 은 도 1 의 FIB 시스템으로부터의 픽셀 강도 대 도즈/깊이의 그래프이다.
도 4 는 본 발명의 실시형태에 따라, FIB 분석 스테이션을 갖는 도 1 의 FIB 시스템의 개략도이다.
도 5 는 도 4 에 도시된 FIB 분석 스테이션으로부터의 시계의 일례이다.
도 6 은 본 발명의 일 실시형태에 따라, 도 4 의 FIB 분석 스테이션에 의해 생성되는, 평균 및 통합 픽셀 강도 대 도즈/깊이의 그래프이다.
도 7 은 본 발명의 실시형태에 따라, 도 4 에 도시된 FIB 분석 스테이션에 의해 실행되는 데이터 분석 엔진의 블록도이다.
도 8a 는 짧은 축이 긴 축보다 훨씬 긴 고편심 (high eccentricity) 밀 박스의 일례이다.
도 8b 는 하나의 축을 따라 스트레칭된 도 8a 의 원래 고편심 밀 박스의 일례이다.
도 9 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 차등 이미지 모드의 일례이다.
도 10 은 본 발명의 실시형태에 따라, 사용자 인터페이스 스크린의 프로젝트 검토를 나타낸다.
도 11 은 평면의 이미지 데이터로부터 생성된 단면 이미지의 일례이다.
도 12 는 밀링 레이트를 변화시킴으로써 영향을 받는 생성된 단면 이미지의 일례이다.
도 13 은 밀링된 샘플의 단면의 일례이다.
도 14a 는 네스티드 (nested) 밀링 박스를 갖는 칩의 평면도이다.
도 14b 는 도 14a 에 도시된 칩의 라인 A-A' 를 따른 단면도이다.
발명의 상세한 설명
일반적으로 본 발명은 FIB 밀링 엔드포인팅 동작을 개선하는 방법을 제공한다. 이 방법은 밀링되는 영역의 실시간 이미지 및 네이티브 (native) FIB 시스템 생성 이미지와 플롯에 걸쳐 증가된 감도를 갖는 픽셀 강도의 실시간 그래픽 플롯을 생성하는 단계를 포함한다. 이 이미지 및 플롯은 네이티브 FIB 시스템으로부터 획득된 로 (raw) 신호 데이터에 의해 생성된다. 더 상세하게, 로 신호 데이터는 이미지를 생성하고, 정확한 엔드포인팅에 확실히 사용될 수 있는 강도 그 래프에 대응하는 특정 알고리즘에 따라 프로세싱된다. 특히, 디스플레이된 이미지는 밀링된 물질에서의 변화에 관해 더 시각적인 정보를 디스플레이하며, 최신식의 시스템에서와 같이 강도 그래프는 서브세트보다는 오히려 시스템에 의해 생성되는 모든 드웰 포인트 데이터를 해석하는 것뿐 아니라 밀링된 물질에서의 객관적 변화를 극히 돋보이게 하도록 스케일을 동적으로 조정하면서, 픽셀 강도 데이터를 플로팅할 것이다. 이 보충 정보는 네이티브 FIB 시스템에 연결된 FIB 분석 스테이션의 모니터 상에 디스플레이된다.
설명에 사용되는 특정 용어 및 표현의 정의는 다음과 같다.
래스터 형상은 차징된 입자 빔에 의해 래스터링되는 피처이지만, 통상적으로 시작 포인트 (u0,v0) 및 래스터 단계 사이즈 du 및 dv 를 갖는 (u,v) 좌표로 정의되는 폭 (W) 및 높이 (H) 를 갖는 직사각형의 영역으로 제한되지는 않는다. 래스터 형상은 각 드웰 포인트에 관한 드웰 시간의 고정 또는 가변 수집물을 포함하고, 드웰 포인트가 래스터링되는지 여부 및 얼마나 오랫동안 래스터링되는지를 결정하는데 사용되는 "마스크" 를 포함할 수 있다. 또한, 예를 들어, 래스터 형상은 대응하는 드웰 및 마스크 정보에 따라, 시작 포인트 (u0,v0) 및 래스터 단계 사이즈 du 및 dv 를 갖는 (u,v) 좌표로 정의되는, 다각형 및 라인 세그먼트로 구성될 수도 있다. 가장 일반적으로, 래스터 형상은 단순히 래스터링된 좌표의 리스트이며, 빔이 각 개별 위치에 얼마나 오랫동안 드웰링되는지와 관련된 정보와 연관되어 있다. 더 높은 레벨로, 강도 값 시퀀스에서 소정의 강도 값의 인덱스가 공지되어 있다면, 래스터 형상은 빔의 예상 위치를 재구성하는데 필요한, W, H, u0, v0, du, dv 와 같은 파라미터화된 정보, 드웰 마스크, 및 드웰 시간 정보로 구성될 수도 있다.
프레임은 하나 이상의 래스터 형상의 형태로 강도 값 및 빔 위치 정보를 포함하는, 공지된 시작 포인트 및 종료 포인트를 갖는 드웰 포인트 데이터의 수집물이다. 하나의 프레임의 완료 및 다른 프레임의 시작은 3 개의 관점, 즉, 형태, 시간 또는 도즈로부터 트리거링될 수도 있다. 형태 관점으로부터, 프레임은 빔이 래스터 형상의 제 1 수집물 중 n 번째 패스를 래스터링하기 시작하는 경우에 시작하고, 빔이 래스터 형상의 마지막 수집물 중 n 번째 패스를 래스터링하는 것을 완료하는 경우에 종료된다. 시간 관점으로부터, 하나의 프레임이 종료되고, 새로운 프레임은 소정의 길이의 시간이 경과한 후에 시작할 수도 있다. 도즈 관점으로부터, 하나의 프레임이 종료되고, 새로운 프레임은 소정 수의 차징된 입자가 타깃의 소정의 영역으로 향하게 된 후에 시작할 수도 있다.
해당 영역 (Region of Interest; ROI) 은 영역 또는 형상의 기초로 정의될 수 있는 프레임 내의 선택된 데이터 서브세트이다. ROI 는 임의로 또는 프레임 내의 래스터 형상의 일부 또는 모두에 선택 기준을 적용함으로써 구성될 수도 있다. 선택 기준의 일례는 "래스터 형상의 퍼리미터 상의 드웰 포인트를 제외한 래스터 형상 내의 모든 드웰 포인트" 이다. 해당 영역 내에서 발생한 드웰 포인트가 프로세싱되며, 즉 해당 영역 외부에서 발생한 드웰 포인트는 무시된다. 해당 영역이 정의되지 않는다면, 모든 드웰 포인트는 무시되며, 그 동작에 관해 프로세싱되는 0 데이터가 발생한다. 디폴트로, 해당 영역은 프레임 내의 모든 래 스터 형상에 의해 점유되는 영역이다.
도 4 는 본 발명의 실시형태에 따라 도 1 에 도시된 FIB 시스템 (10) 과 FIB 분석 스테이션 (100) 간의 일반적인 관계를 도시한 블록도이다. FIB 분석 스테이션 (100) 은 FIB 시스템 (10) 과는 독립적으로 자신의 이미지 및 데이터 프로세싱 알고리즘을 실행하는 별도의 시스템이거나, 호스트 FIB 시스템 상에 통합될 수 있다. FIB 분석 스테이션 (100) 은 구형 FIB 시스템을 "개장하는데 (retro-fit)" 사용될 수 있으며, FIB 분석 스테이션 (100) 의 기능은 신형 FIB 시스템의 어셈블리/설계 동안에 통합될 수 있다. 다수의 FIB 시스템은 내부에 삽입된 착탈형 보드를 갖는 액세스 가능 콘솔을 가지며, FIB 시스템 (10) 의 특정 기능을 제어한다. 하나 이상의 이 보드를 통해 픽셀 데이터 스트림이 라우팅된다. 일단 적절한 신호 라인이 식별되면, 적절한 하드웨어 인터페이스는 신호 상의 보드 및 "도청" 과 일치하도록 설정될 (custom configured) 수 있다. 이들 신호는 동작하는 동안에 FIB 시스템 (10) 의 다른 부분에 입력되고, 또한 FIB 분석 스테이션 (100) 에 의해 수신된다. FIB 분석 스테이션 (100) 에 의해 획득된 신호 데이터는 (시스템이 AIX (Advanced Interactive eXecutive by IBM) 운영체제 및 FIB 벤더에 의해 공급되는 마이크로서저리 소프트웨어를 실행하는 일부 경우에) 네이티브 FIB 컴퓨터로 전송된, 편향 값, 프로세싱되지 않은 x-y 좌표 및 픽셀 강도 데이터와 FIB 시스템 AIX 컴퓨터로부터 빔 제어 회로로 전송되는 FIB 동작 파라미터를 포함한다.
바람직하게, FIB 분석 스테이션 (100) 은 마이크로프로세서, 메모리, 대용량 저장부를 포함하며, 통상적으로 모니터를 갖는 컴퓨터 워크스테이션 및 FIB 시스템 하드웨어 인터페이스 (102) 로서 실시된다. 도 4 에 도시된 본 실시형태에서, 케이블은 워크스테이션으로 데이터를 통신하는 수단이다. 그러나, 임의의 전송 수단이 사용될 수 있다. FIB 시스템 네이티브 이미지 프로세싱 및 FIB 분석 스테이션 (100) 은 병렬적이고, 서로 독립적으로 동작한다. FIB 분석 스테이션 (100) 은 수동적이며, FIB 시스템의 동작중인 기능을 제어하지 못한다. 따라서, 일단 필요한 신호가 식별되어 태핑되면 (tapped), 임의의 FIB 시스템은 개장될 수 있다. FIB 분석 스테이션이 동작중인 기능을 제공하도록 상호 작용하는 것이 바람직할 수도 있지만, 이것이 요건은 아니다.
FIB 분석 스테이션 (100) 은 대부분의 FIB 시스템이 거의 모든 밀링 모드에서 "인접 픽셀 생성기" 로서 동작한다는 사실을 이용한다. 이는 FIB 시스템 (10) 과 같은 FIB 시스템이 각 래스터 패스에 관한 열 및 행 데이터의 직사각형의 스트림를 생성한다는 것을 의미하며, 여기서 바로 인접한 열 또는 행에서의 드웰 포인트는 서로 간에 "이웃" 관계를 갖는 것으로 예상될 수 있다. 이 "이웃" 관계는 이미지를 확대하기 위해 (따라서, 밀 박스 내에 있는 드웰 포인트보다 디스플레이에서 더 많은 픽셀을 생성함) 이웃하는 드웰 포인트 간에 보간하거나 (interpolate), 딥 비아 (deep vias) 를 밀링하는 경우에 의사 (spurious) 에지 효과를 감소시키기 위해 주변 드웰 포인트를 제거함으로써 사용자에 의해 인식되는 이미지를 개선하기 위해 이용될 수 있다.
더 상세하게, FIB 시스템 (10) 은 밀 박스가 (u,v) 공간 및 du, dv 의 증가 분에서의 빔 단계에서 정의되는 모드로 동작하며, 여기서 (u,v) 는 실제 (견본) 공간 (x,y) 에 약간 비스듬한 수직 벡터이다. 통상적인 밀은 직사각형 또는 다각형이며, 여기서, du 및/또는 dv 의 증가분에서의 빔 단계가 소정의 시간 동안 각 포인트에서 드웰링한다. 예를 들어, FIB 가 (u0,v0), (u1,v0), (u2,v0) 을 스캐닝하고, 하나의 드웰 포인트를 (u4, v0) 으로 스킵할 수 있도록, 특정 드웰 포인트를 "스킵하라고" FIB 에 지시하는 것을 선택할 수도 있다. 따라서, 대부분의 시간에, FIB 는 (u0, v0) 내지 (W*du,H*dv) 에 의해 정의되는 직사각형의 공간 내에서 du 및/또는 dv 의 단계에 의해 래스터링하고, 지시대로 일부 드웰 포인트는 잠정적으로 스킵한다. 또한, 디지털 스캔 시스템에 의해 생성되는 실제 빔 위치는 정수 근사치일 수도 있다.
빔을 스캐닝하는 또 다른 접근 방법은 (x,y) 위치를 구성하는 포인트 및 그 포인트에서 드웰링하는 시간 (또는 각각 동일한 드웰 시간을 갖는 일련의 (x,y) 포인트) 의 "편향 리스트" 를 특정하는 것이다. 이 리스트는 일련의 라인 세그먼트 또는 완전히 자유 형식의 일련의 포인트일 수도 있다. 이런 환경 하에서, 리스트 내의 구성 요소가 공간 내의 인접 포인트에 매핑한다고 가정할 수 없다. 이 데이터 타입에 대한 문제점은 사용자에게 이를 디스플레이하는 방법이다.
하나의 접근 방법은 FIB 의 전체 사용 가능한 스캔 영역을 매핑하는 구성 요소 어레이 (즉, 예를 들어, 4096 × 4096) 를 정의하고, 빔의 "스폿 사이즈 (spot size)" 를 결정하며, 얼마나 많은 구성 요소가 FIB 내의 소정의 시계 (또는 다른 차징된 입자 현미경) 에서의 스폿의 지름에 대응하는지에 대해서 그 사이즈를 캘리 브레이션하는 것이다. 따라서, 빔의 사이즈가 10 nm 이고, 시계가 4,096 nm × 4,096 nm 라면, 어레이 내의 각 구성 요소는 견본 공간에서 1 nm × 1 nm 에 대응하고, 스폿 사이즈는 지름이 10 개의 구성 요소로 된다. 그 후, 신호를 생성하는데 사용되는 임의의 검출기(들)로부터의 강도 값을 갖는, 구성 요소 어레이 내의 각 드웰 포인트 (x,y) 의 위치에 중심이 있는, 지름이 10 개의 구성 요소인 원 (또는 정사각형 또는 적당한 임의의 형상) 을 가득 채우는 것을 선택할 수도 있다. 이 방식 하에서의 프레임은 공지된 상태 (아마도, 블랭크 (blank) 이거나 이미 획득된 임의의 데이터) 에서 시작되고, 다수의 임의의 드웰 포인트로부터 다수의 임의의 데이터 원이 소정의 프레임 간격에서 발생하는가에 대해 추가 및 조작에 의해 변형된다. 일단 이 프레임이 모아지면, 그 프레임 (또는 그 프레임의 일부) 은 마치 통상적인 (u0,v0) 내지 (W*du,H*dv) 프레임인 것처럼 조작하기 위해 FIB 분석 스테이션 (100) 상으로 전달된다.
"편향 리스트" 가 인접하다고 가정될 수 없기 때문에, 최종 이미지는 스케일링되는 경우에 시각적으로 어필하지 (appealing) 않는 "격차 (gaps)" 를 가질 수도 있다. 원형이고 거의 빔의 지름 (또는 예를 들어, 빔 주위의 상호작용의 양을 고려할 수도 있는, 그 지름의 일부 기능) 인 영역으로 동일한 데이터를 도입함으로써 각 드웰 포인트를 처리하는 것은 이미지를 시각적으로 어필하는 것만큼 생성하지 못할 수도 있으나, 데이터가 (du,dv) 의 정규 인터벌에 개시할 것이라고 가정할 수 없는 경우에, 그것이 샘플 상에 발생한 것에 대해서 적어도 실제 설명이며, 거의 최선의 옵션이다.
일반적인 동작에서, FIB 분석 스테이션 (100) 은 래스터 당 드웰 시간 및 최종 시간에 관계없이 각 래스터 패스에 관한 각 드웰 포인트에서의 강도를 획득한다. 이는 1000 개 이상의 FIB 래스터 (또는 밀 박스 프레임) 가 매초 발생할 수 있다는 것을 의미한다. 일반적으로, 인간의 눈은 24 fps (초당 프레임) 레이트가 부드러운 동작처럼 보인다고 충분히 받아들일 수 있다고 고려하며, FIB 밀링 동안에 종종 있는 것처럼, 각 연속적인 프레임이 상당히 부드럽게 변하는 상세 부분을 포함하는 경우에, 20 fps 에서도 부드러워 보인다고 이해된다. 따라서, FIB 래스터 레이트의 초당 1000 개의 래스터에서, 디스플레이를 위해 50 개의 FIB 래스터를 단일 프레임으로 통합시켜서, 20 fps 의 디스플레이 레이트를 달성할 수 있다. 각 드웰 포인트가 8 비트 강도 값을 생성하기 때문에, 각 드웰 포인트는 0 내지 255 범위의 강도 값을 가질 수 있다. 물론, 상이한 시스템은 8 비트보다 더 큰 드웰 포인트 강도 값을 제공할 수 있다. 평균 이미지는 이런 데이터의 범위를 유지하지만, 통합 이미지는 드웰 포인트 당 수천개의 카운트에 도달할 수 있으며, 이는 사용자가 FIB 분석 스테이션 (100) 에 의해 제공되는 이미지를 조정하게 하여, 평균 이미지에서 또는 FIB 시스템 (10) 의 스크린 상에서도 분해될 수 없는 특정 서브세트의 신호 강도를 향상시킨다. 공지된 그래픽 프로세싱 알고리즘은 예를 들어, FIB 분석 스테이션 (100) 이 이 데이터를 디스플레이하는 방법을 조정하는 것뿐만 아니라 FIB 명암 (효과적인 제 2 입자 검출기 이득) 및 밝기 기본 설정을 최적화하는 것을 포함하여, 이미지를 최적화하는데 사용될 수 있다.
FIB 시스템 (10) 에 의해 제공된 네이티브 이미지보다 우수한, 디스플레이된 실상 이미지, 평균 이미지, 또는 통합 이미지를 제공하는 것에 더하여, FIB 분석 스테이션 (100) 은 각 래스터 패스로부터의 강도 데이터를 계산하고, 이전 인터벌 동안에 수신된 모든 래스터로부터 250 ms 의 디폴트 인터벌로 평균 강도 (0-255) 및 통합 강도 모두의 엔드포인트 그래프 플롯을 디스플레이한다.
도 5 는 본 발명의 실시형태에 따라 FIB 분석 스테이션 (100) 의 모니터 상에 사용자를 위해 디스플레이될 수 있는 밀링 영역을 확대한 일례를 나타낸다. 직사각형의 영역 (200) 은 FIB 분석 스테이션 (100) 의 모니터의 가시적인 (viewable) 스크린 영역을 나타낸다. 초기에, FIB 분석 스테이션 (100) 의 모니터는 도 2 에서와 동일하게 보일 수도 있다. 그러나, 도 2 에서의 밀 박스 영역 (62) 을 디스플레이하는데 사용되는 데이터를 이미지 프로세싱한 후에, 사용자는 가시적인 밀링 영역을 박스 (202) 로 확장할 수 있다. 추가 픽셀 정보가 디스플레이되면, 더 많은 이온 빔 드웰 포인트 정보가 더 많은 픽셀을 통해 디스플레이될 수 있기 때문에, 밀 박스 영역 (62) 에서 인식할 수 없는 약간의 시각적 차이는 밀 박스 영역 (202) 에서는 쉽게 보인다. 상술한 실시형태에서, 일반적으로 "밀 박스" 란 용어는 직사각형의 박스 또는 영역을 지칭하지만, 임의의 형상을 지칭할 수도 있다. 후술할 바와 같이, 박스 (202) 에서 가시적인 밀링 영역을 생성하는데 사용되는 데이터는 프로세싱되어 오퍼레이터에 의한 시각적 엔드포인팅을 향상시킬 수 있다.
도 6 은 본 발명의 실시형태에 따라 FIB 분석 스테이션 (100) 의 모니터 상에 사용자를 위해 디스플레이될 수 있는 엔드포인트 그래프의 일례를 나타낸다. 현재 도시된 플롯은 도 3 의 플롯을 생성하기 위해 네이티브 FIB 시스템 (10) 에 의해 사용되는 동일한 데이터로 생성된다. 도 6 의 엔드포인트 그래프는 각 축에 대한 2 개의 플롯을 포함한다. 좌측 세로축은 통합 강도 값을 나타내고, 우측 세로축은 평균 강도 값을 나타낸다. 라인 (204) 은 통합 강도 값 축에 대해 플로팅되었으며, 라인 (206) 은 평균 강도 값 축에 대해 플로팅되었다. 당업자에게 명백한 바와 같이, 도 6 의 플롯은 FIB 시스템 (10) 에 의해 제공되는 도 3 의 네이티브 이미지 또는 엔드포인트 그래프보다 엔드포인트에 훨씬 더 민감하다. 통합 강도 플롯의 거의 수직인 슬로프 (204) 및 평균 강도 플롯의 거의 수직인 슬로프 (206) 는 도 3 의 영역 (70) 에 대응할 수 있는 물질 변화를 표시한다.
이하, 본 발명의 실시형태에 따른 FIB 분석 스테이션의 기능 블록에 대해 설명한다.
도 7 은 본 발명의 실시형태에 따라 FIB 분석 스테이션 (100) 에 의해 실행되는 데이터 분석 엔진 (300) 의 기능 블록을 도시하고 있다. 상술한 실시형태에서, 데이터 분석 엔진 (300) 은 컴퓨터 워크스테이션의 하드 드라이브 상의 애플리케이션 프로그램으로서 저장될 수 있다. 데이터 분석 엔진 (300) 은 FIB 시스템 (10) 으로부터 하드웨어 인터페이스 (102) 를 통해 데이터를 수신하는 데이터 획득 블록 (302), 데이터 프로세싱 블록 (304), 라인 버퍼 리스트 (306), 이미지 프로세싱 블록 (308), 및 디스플레이 엔진 (310) 을 포함한다.
데이터 획득 블록 (302) 은 FIB 시스템 (10) 으로부터 2 개의 데이터 타입을 수집한다. 제 1 타입은 AIX 컴퓨터로부터, 샘플에 대해 이온 빔을 조작하는 하 드웨어로 전송되는 FIB 시스템 파라미터 데이터일 수 있다. 이 데이터는 밀 박스가 존재할 위치, 밀 박스의 형상 및 사이즈, 드웰 시간, 픽셀 간의 전치 (displacement) 등에 관한 정보를 포함할 수 있다. 밀링, 편향, 또는 가스 보조 에칭으로 구성될 수 있으며 다수의 상이한 래스터 알고리즘을 사용하는, 집합적으로 "밀" 로 지칭되는 이미징 및 밀링 동작은 데이터 획득 블록 (302) 에 의해 검출되거나, FIB 시스템 (10) 의 AIX 컴퓨터에 상주하는 서버 프로그램에 의해 제공될 수 있다.
정보의 제 2 타입은 드웰 포인트의 x-y 좌표 정보 및 각 드웰 포인트의 강도 값에 관한 데이터이다. 일반적으로, AIX 컴퓨터에 의해 전달되는 데이터는 데이터 분석 엔진 (300) 에 의해 요구되지 않는 정보를 포함할 수도 있다. 따라서 데이터 획득 블록 (302) 은 데이터 분석 엔진 (300) 의 기능을 가능하게 하는데 필요하다고 간주되는 데이터를 선택적으로 획득하도록 구성된다.
데이터 프로세싱 블록 (304) 은 데이터 획득 블록 (302) 으로부터 2 개의 데이터 타입을 수신하고, 이에 응답하여 상이한 기능을 실행한다. 예를 들어, 밀링 동작이 개시되도록 표시한 래스터 데이터가 수신된다면, 데이터 프로세싱 블록 (304) 은 이미지 프로세싱 블록 (308) 에 메시지를 전송하여, 초당 20 프레임 (fps) 의 뷰잉 모드 (viewing mode) 가 획득될 수 있도록 수신될 초당 프레임 수를 알린다. 또한, 수신된 임의의 드웰 강도 데이터가 적절한 이미지를 생성하기 위해 적절히 구성될 수 있도록, (밀링되는 영역을 결정하기 위한) 밀 박스의 면적 및 위치와 같은 추가 정보가 제공될 수 있다.
한편, 강도 데이터가 수신된다면, 이미지 라인 프로세싱이 실행된다. 본 실시형태에서, 이미지 프로세싱 블록 (308) 은 x-y 드웰 데이터 및 강도를 수신하고, 동시에 하나의 데이터 수평 라인을 조립한다 (assemble). 각 라인이 조립된 후에, 라인 버퍼 리스트에 추가된다. 각 라인은 라인이 대응하는 각 드웰 포인트 및 밀 박스의 강도와 같은 추가 정보를 포함한다. 당업자는 하나 이상의 밀 박스가 병렬적 밀링 동작을 위해 설정될 수 있고, 밀 데이터가 직사각형 박스로 제한될 필요가 없다는 것을 이해할 것이다.
데이터 프로세싱 블록 (304) 은 FIB 시스템 (10) 의 AIX 컴퓨터에 의해 설명되는 바와 같이 스크린 디스플레이에서의 변화에 관한 정보를 사용자 인터페이스 (310) 에 제공할 수 있다. 예를 들어, 데이터 프로세싱 블록 (304) 에 의해 수신된 FOV 지시에서의 변화는 요구되는 대로 사용자 인터페이스 (310) 가 스크린을 업데이트하게 한다. 바람직하게, FIB 시스템 (10) 의 모니터에서의 임의의 변화가 사용자 개시이든지 AIX 컴퓨터 개시이든지 간에, FIB 분석 스테이션 (100) 의 모니터 상에 반영될 수 있다.
이미지 프로세싱 블록 (308) 은 라인 버퍼 (306) 내에 상주하는 라인을 검색하고, 적절한 이미지로의 삽입에 관해 대응하는 시각적 라인을 생성한다. 라인의 평균 강도, 밝기 계산, 및 임의의 다른 원하는 그래픽 변환은 그 라인의 픽셀에서 실행될 수 있다. 이미지 프로세싱 블록 (308) 은 특정 애플리케이션에 관한 이미지를 향상시키기 위해 이미지 데이터 상에서 변환 알고리즘을 실행하는 것을 담당한다. 다양한 이미지 또는 그래픽 프로세싱 기술은 당업계에 널리 공지되 어 있다. 이하, 구현될 수 있는 다양한 이미지 프로세싱 기능을 간단히 설명한다.
이미지의 명암은 가장 약한 명암 변화가 밀링하는 동안에 감지될 수 있도록 조정될 수 있다. 빔 초점, 스티그메이션 (stigmation), 및 이미지 명암 레벨은 최적의 제 2 전자 이미지를 획득할 때의 팩터이다. 이미지 명암 레벨은 더 최적화하기 위한 히스토그램이라고 지칭함으로써 조정될 수 있다. 예를 들어, 도 8a 는 FIB 분석 시스템 (100) 의 모니터 상에 디스플레이될 수 있는 하부 명암 이미지의 히스토그램을 도시하고 있으며, 강도는 0 부터 164 까지의 범위에 있고, 픽셀의 대다수는 100 이하의 강도를 갖는다. 도 8b 는 0 부터 254 까지의 전체 동적 범위를 커버하는 FIB 밝기 및 명암의 광학 조정 후에, 이 범위에 걸친 각 강도에서 적절한 수의 픽셀을 갖는 동일한 영역을 도시하고 있다.
이미지는 "스마트" 내삽이 있거나 없는 창에 적합하도록 스케일링될 수 있다. 내삽 없이, 각 드웰 포인트는 이미지 상에서 동일한 강도의 별개의 직사각형에서 발생한다. "스마트" 내삽이 인에이블된다면, 이미지를 동일하게 스케일링한 후에 더 부드러운 이미지가 디스플레이된 이미지 내의 드웰 포인트의 정확한 위치 사이에 있는 디스플레이 상의 픽셀에 관한 값을 내삽 단계의 최대수로 내삽함으로써 획득된다. 이 "스마트" 내삽은 실제 드웰 포인트가 나타나는 부분에 관한 인식을 사용자에게 제공하는 부드러운 이미지를 발생시킨다.
다른 방법으로, 사용자는 밀링된 영역 또는 간단히 이미징된 영역 중 하나의 이미지를 줌인하거나 확대하도록 선택할 수 있다. 예를 들어, 2, 3, 4, 또는 10 배 만큼과 같이 소정의 임의의 확대 요소가 선택될 수 있다. 이미지가 확대되는 경우에, 확대된 이미지는 뷰 (view) 에서 뷰로 마우스 커서를 따라 움직인다. 이미지는 원한다면 특정 위치로 고정될 수 있다.
디스플레이된 이미지는 짧은 밀링 축의 방향으로 스트레칭될 수 있다. 특히, 투과 전자 현미경 (TEM) 견본 준비 또는 실패 분석으로 단면 절단하는 동안에 종종 발생하듯이, (예를 들어, 넓지만 높지 않은) 고편심 밀 박스가 밀링되는 경우에, 이는 밀링 에지에 수직으로 픽셀을 확장하는데 유용하다. 도 8a 는 FIB 분석 스테이션 (100) 의 모니터 상의 뷰잉 영역 (200) 내의 고편심율 이미징 박스 (400) 를 도시하고 있다. 오퍼레이터가 원형 접촉 구조체 (round contact structure; 402) 의 에지로 정확히 밀링하기 원한다면, 현재의 디바이스 상의 상부로부터 관찰할 수 있는 세부 사항은 정확한 단면 절단에 관한 충분한 정보를 제공하지 못하기 때문에, 도 8a 에서의 절단을 중지하는 정확한 포인트를 결정하는 것은 어렵다.
절단을 중지할 정확한 포인트를 결정하는 하나의 접근 방법은 실시간으로 단면 절단된 면을 관찰하기 위해, 절단하는 빔으로부터 축에서 떨어져 위치하는 제 2 차징된 입자 빔을 이용하는 것이나, 통상적으로 이런 컬럼을 단일 빔 장비로 개장하는 것은 불가능하고, 이런 "이중 빔" 장비를 구입하는 것은 제 2 컬럼의 추가된 복잡성 때문에 단일 빔 장비보다 비용이 많이 든다.
비록 이미징 박스 (400) 가 FIB 의 디스플레이 스크린 상의 단지 몇몇 픽셀의 높이를 가질 수도 있음에도 불구하고, 정보가 사용되지 않는 공간에 더 많은 드 웰 포인트가 있다. 따라서, 도 8b 에 도시된 바와 같이 확장된 이미징 박스 (402) 를 획득하기 위해 이미징 박스 (400) 를 비등방적으로 (anisotropically) 스트레칭함으로써, 더 많은 드웰 포인트 정보가 이미징 박스 (400) 에서 보기 어려웠던 피처를 디스플레이하는데 사용될 수 있다. 단면 절단된 면을 발생시키는 밀링 프로세스의 물리적 현상은 단면 절단한 피처의 표면과 정확히 수직이 아니기 때문에, 단면 절단된 면에 약간, 통상적으로 몇 도 기울어져 있다. 예를 들어, 경사가 2.86°라면, 이는 20:1 의 경사를 갖는 단면 절단된 면을 발생시킨다. 드웰 포인트 간격은 상대적으로 작으며, 즉, 짧은 축에서 2 nm 이고, 본 예시와 같이 밀 박스의 짧은 축의 디스플레이에서 20 의 팩터만큼 밀링 박스로부터의 데이터의 디스플레이는 비등방적으로 스트레칭된다. 디스플레이되는 스트레칭된 최종 이미지는 단면 절단된 면의 20:1 의 경사를 보상하여, 거의 1:1 의 종횡비를 갖는 디스플레이를 발생시키고, 여기서, 이미징 박스 (404) 의 에지 내의 접촉 부분 (402) 은 대응적으로 축 빔에서 떨어져 스트레칭되어, 1 초 동안의 단면 절단된 면을 조사함으로써 획득되는 것과 유사한 효과를 달성한다. 따라서, 오퍼레이터는 더 정확하게 이미징 박스 (404) 의 에지의 위치를 정할 수 있고, 절단을 중지하기 위한 최적의 포인트 및 위치를 결정할 수 있다. 실제로, 오퍼레이터는 FIB 시스템 (10) 상에 이미징 박스 (402) 의 위치를 결정하며 FIB 분석 스테이션 (100) 의 모니터 상의 확장된 이미징 박스 (402) 는 대응해서 위치하거나, 또는 밀링 이미지의 비등방적으로 스트레칭된 디스플레이를 조사함으로써 밀링하는 동안에 박스의 위치에 더 미세한 조정을 하게 한다.
반대로, 디스플레이된 이미지는 수축되거나, 1 이하의 팩터를 사용하여 스트레칭함으로써 전체 사이즈의 부분으로 다운스케일링될 수 있다. 이는 인간의 눈이 디스플레이되는 정보에서의 변화를 더 용이하게 구별하게 하기 위해, 내삽이 정지되고 드웰 포인트가 거의 없는 박스가 밀링되는 경우에, 픽셀 처리를 감소시키는데 유용할 수 있다.
상술한 바와 같이, 이미지 프로세싱 블록 (308) 은 이미징 또는 밀링 데이터를 디스플레이하도록 계산을 실행할 수 있다. 이들은 실상, TV, 통합, 평균, 스냅사진 및 이미징의 차등 모드를 실행할 수 있다. 이하, 이들 이미징 모드 각각에 대해 간단히 설명한다.
실상 이미지 (live image) 모드는 검출기에 의해 제공되는 강도 데이터의 비트 수에 대응하는 고정 범위, 통상적으로 8 비트, 0-255 범위로 데이터의 각 프레임을 디스플레이한다.
TV 모드는 데이터의 평균 프레임을 디스플레이하며, 여기서 평균 프레임 수는 평균 프레인 레이트가 20 fts ("TV" 같은 부드러운 이미지를 생성하기 위해 필요한 fts) 가 되도록 계산된다. 이 수는 래스터링한 정보로부터 자동으로 계산되며, 변경될 수 없다. 이는 대개 양호한 신호 대 잡음비를 제공하면서 이미지 데이터에서의 신속한 변화에 대한 양호한 응답을 유지하는 절충안으로서 최선의 이미징을 제공한다.
통합 모드는 데이터의 통합 프레임을 디스플레이한다. 임의의 소정의 시간에, 디스플레이되는 이미지는 이전 N 개의 프레임의 합계에 대응하며, 여기서 N 은 사용자에 의해 선택 가능하다.
평균 모드는 통합 모드와 유사하지만, 히스토그램 기능이 0-255 스케일 또는 조사 중인 신호를 제공하는 검출기의 전체 범위에 기초하여 적절한 임의의 스케일로 그 제한을 스케일링하는데 사용될 수 있고, 이에 의해 채널을 선택할 때의 정확도를 제한하지만, 실영상 모드 또는 TV 모드와 동일한 범위에서 디스플레이한다.
스냅 사진 모드는 1/4 초 간격으로 데이터의 통합 프레임을 디스플레이한다. 엔드포인트 강도 그래프에서 디스플레이되는 데이터는 이들 이미지로부터 획득된다. 이들은 래스터링 시간과는 독립적으로 단지 매 1/4 초마다 업데이트된다. 이는 롤링 (rolling) 평균이 아니기 때문에, 각 이미지는 32 개 이상의 프레임의 합계일 수 있다. 히스토그램 제한은 적당한 범위로 다운스케일링된다.
차등 모드는 1/4 초 통합 이미지로서 획득된 스냅 사진 이미지에 기초한 합성 이미지를 디스플레이한다. 차등 이미지는 가장 최근의 스냅 사진과 가장 최근 내지 가장 오래된 스냅 사진 이미지에 관해 각각 0.50, 0.25, 0.15, 및 0.10 의 팩터에 의해 가중되는 이전 4 장의 스냅 사진 사이의 차이점로써 계산될 수 있다. 당업자는 이들 비율이 조사된 피처에서의 잔상 및 이 잔상이 사라지는 소멸 시간의 측정치를 제공하나, 소멸하는 잔상의 인상을 생성할 다른 비율이 이용될 수 있으며, crt 레이더 디스플레이의 인광체 구성 요소의 행동과 같은 행동을 흉내낸다는 것을 알 수 있을 것이다. 비록 4 장의 스냅 사진이 사용됨에도 불구하고, 임의의 수의 스냅 사진 및 대응하는 가중치가 사용될 수도 있다.
이 방식을 사용하여, 모든 스냅 사진 데이터가 8 비트 강도로 정규화되는 경 우에, 계산된 차이 데이터 (difference data) 는 -255 로부터 +255 까지 연장할 수 있으며, 이를 다시 2 로 나누고, 127 만큼 오프셋되어 임의의 정규 팔레트가 디스플레이를 목적으로 적용될 수 있는 0-255 범위를 산출한다. 이전 이미지의 컴포넌트의 가중치는 CRT 레이더 디스플레이 상의 인광체 잔상 효과와 유사한 대략 1 초 이상 연장된 잔상을 생성한다. 2 장의 스냅 사진 간의 간단한 차이가 수행되는 경우보다 변화가 더 점차적으로 발생하기 때문에 이는 이미징에서의 지터 (jitter) 를 감소시키고, 사용자가 변화를 더 잘 인식하게 한다. 더 밝아지는 밀링 이미지 영역는 차등 이미지에서 밝아 보이고, 더 어두워지는 밀링 이미지 영역은 차등 이미지에서 어둡게 보인다. 변화가 없는 경우에, 데이터는 0-255 범위에서 채널 127 주변에 중심을 둔다. 특히, 이 뷰는 최근에 나타나거나 사라진 밀 박스의 영역을 결정하는데 유용하다.
도 9 는 스냅 사진 이미지의 시퀀스 및 그로부터 발생하는, 대응한 차등 이미지를 나타낸다. (좌측에서 우측으로) 1/4 초 인터벌로 취해진 밀링된 영역의 스냅 사진 이미지 (420, 422, 424, 및 426) 는 점진적으로 보이는 정사각형 및 각 스냅 사진의 하부에 수평으로 연장된 금속 라인 구조체를 나타낸다. 각 스냅 사진의 배경은 밝은 그레이 색상이고, 밀링된 영역은 처음에 이미지 (422) 에서의 밝은 원으로 보인다. 밀링이 계속됨에 따라, 이미지 (426) 에서 완전히 어두운 박스 밀이 보일 때까지, 이미지 (424) 에 도시된 바와 같이 원이 어두워질 수도 있다. 예를 들어, 차등 동작 모드에서, 이미지 (420) (및 이전에 미리 선택된 수의 이미지) 가 이미지 (422) 로부터 감산되어 차등 이미지 (428) 를 생성하고, 이 미지 (424) 가 이미지 (426) 로부터 감산되어 차등 이미지 (430) 를 생성한다. 그레이 배경은 변하지 않고, 검은 배경을 발생시키지만, 이미지 (422) 에 보이는 어두운 원은 차등 이미지 (428) 에서 밝은 원으로 보인다. 유사하게, 이미지 (424 및 426) 간의 유일한 변화가 정사각형 박스이기 때문에, 차등 이미지 (430) 는 단지 밝은 정사각형 박스만을 보여준다. 수평 금속 라인은 임의의 스냅 사진에서 변하지 않았기 때문에, 차등 이미지에서는 보이지 않는다. 상술한 실시형태는 해당 이미지로부터 4 개의 이전 이미지를 감산하며, 각 이전 이미지에 적용되는 가중치로서 임의의 수가 선택될 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따라, 사용자 선택가능 색상 팔레트는 차등 이미지에 적용되어 변화 타입이 발생하는 것을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 검은 색상은 변화가 발생하지 않았음을 표시할 수 있다. 따라서, 사용자는 밀링하는 동안에 발생하는 임의의 변화를 신속하게 볼 수 있다. 이하, 선택가능 색상 팔레트에 대해 더 설명한다.
사용자 인터페이스 (310) 는 FIB 분석 스테이션 (100) 의 모니터 상에 이미지를 디스플레이하고 엔드포인트 그래프를 플로팅하는 것을 담당한다. 또한, 모니터는 사용자가 다양한 피처 및 기능을 선택하게 하거나 뷰를 전환하게 한다.
일반적으로 사용자 인터페이스 (310) 는 FIB 분석 스테이션 (100) 의 모니터 상에 디스플레이하기 위한 그래픽 이미지 및 이미지 데이터의 시각적인 배치/표시를 담당한다. 이 그래픽 데이터는 도 6 에 도시된 바와 같은 엔드포인트 그래프, 이미지, 섬네일, FIB 파라미터 정보, 및 디스플레이에 관한 정보 타입을 제어 하는 사용자 선택가능 피처를 포함할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 원한다면 차등 이미징 모드 또는 하나 이상의 모드에서 이미지를 뷰잉하는 다수의 상이한 밀 박스로부터 이미지를 뷰잉하는 다수의 창, 또는 상이한 밀 박스로부터의 다수의 이미지를 뷰잉하는 다수의 창을 선택할 수 있으며, 각각은 자신의 모드 및 적용되는 색상 팔레트를 갖는다.
상술한 바와 같이, 사용자는 색상 팔레트를 선택하여 무슨 색상이 측정된 강도에 할당되는지를 특정할 수 있다. 디폴트 그레이스케일 팔레트는 최저 강도의 검은색과 최고 강도의 흰색 사이의 선형 그레이스케일을 제공한다. 몇몇 다른 팔레트는 밀링 이미지를 표현하는 의사 색상 (false color) 에 사용될 수 있으며, 그 의사 색상은 강도에서의 작은 변화를 더 잘 인식하게 한다. 일부 특정 해당 팔레트는 적색과 노란색의 범위를 통해 검은색으로부터 흰색까지의 범위를 갖는 서멀 (thermal) 팔레트 및 낮은 신호 (low signal) 가 진한 적색이고 중간 신호가 녹색이고 높은 신호가 밝은 하늘색인 Red-Green-Cyan 팔레트를 포함한다. 최저 강도에 흰색이 사용되고 최고 강도에 검은색이 사용될 수 있도록 팔레트의 순서가 반대로 될 수 있다. 사용자 인터페이스 (310) 는 사용자가 선택한 색상 팔레트에 강도를 할당할 수 있고, 대응하여, 모니터 상에 선택된 색상 팔레트를 갖는 강도를 디스플레이할 수 있다.
인간의 눈은 단지 64 와 256 의 이산 그레이 레벨 사이에 있는 것만 구별할 수 있기 때문에, 대부분의 팔레트는 256 엔트리로 제한되지만, 256 이상의 상이한 레벨을 디스플레이하는 것이 바람직할 수 있다. 이 경우에, 더 큰 팔레트는 서 멀 팔레트와 같이 색조가 계속해서 변하거나, 하나의 팔레트 엔트리 및 엔트리된 팔레트 영역과 인접 영역 사이의 차이가 상당한 이산 색상의 선택과 같은 상이한 색상을 포함한다. 이런 의사 색상 팔레트는 종래 기술의 그레이스케일 팔레트와 비교했을 때, 디스플레이되는 밀링 이미지에서의 변화에 대한 인식도를 증가시키는 것에 효과적인 것으로 판명되어 있다. 또한, 256 이하의 엔트리로 제한되는 경우에도 의사 색상 팔레트가 유리하다.
감마 보정 (gamma correction) 이 선택된 팔레트에 적용될 수 있다. 감마 보정은 실제 신호 강도와 그 강도가 디스플레이되는 방법 간의 비선형 관계를 유발시키는데 사용되며, 이 관계는 이미지가 신호 범위의 낮거나 높은 강도 끝에서의 작은 변화에 더 민감하게 할 수 있다. 0.0 의 감마는 선형 관계를 발생시킨다. 양의 γ는 더 밝게 보이는 낮은 강도를 발생시키며, 높은 강도에서의 반응이 상대적으로 변화없이 유지된다. 음의 γ는 더 신속하게 더 밝아 보이는 높은 강도를 발생시키며, 낮은 강도는 상대적으로 변하지 않는다.
사용자 인터페이스 (310) 의 고유한 피처는 도 6 에 도시된 바와 같은 민감한 엔드포인트 그래프의 생성이다. 도 6 에 도시된 엔드포인트 그래프는 FIB 분석 스테이션 (100) 의 모니터 상에 실시간으로 플로팅되며, 강도 값에 따라 자신을 동적으로 조정할 수 있는 스케일이 이미지 프로세싱 블록으로부터 수신된다. 본 실시형태에서, 강도 값이 마지막 프레임의 평균 또는 통합 값이라면, 사용자 인터페이스 (310) 는 그 강도 값에 관해 매 1/4 초마다 이미지 프로세싱 블록 (308) 을 프롬프팅한다 (prompt). 1/4 초는 단순히 바람직한 시간 인터벌이고, 임의의 소정의 인터벌이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 사용될 수 있다. 래스터가 느리다면, 소정의 시간 주기 후에, 밝기 값은 프레임의 끝에서 계산될 수 있다. 예를 들어, 래스터 프레임이 완료하는데 상대적으로 긴 시간을 요구한다면, 이미지 프로세싱 블록 (308) 은 프레임의 래스터링이 밝기 값을 생성하기 시작하는 소정의 시간 후에 수집된 데이터를 사용할 수 있다. 따라서, FIB 가 샘플을 래스터링하는 특정 시간 주기 동안에 수집된 드웰 포인트 강도 데이터를 포함하으로써 정의될 수 있다. 이 특정 시간 주기는 하나의 전체 프레임을 래스터링하는데 요구되는 시간에 대응할 수 있다.
특히, 0 내지 255 의 강도 값을 갖는 평균 이미지 데이터 및 드웰 포인트당 수천의 카운트를 갖는 통합 이미지 데이터는 실시간으로 엔드포인트 그래프을 플로팅한기 위해 사용자 인터페이스 (310) 에 의해 사용된다. 엔드포인트 그래프는 "x" 축 상에 디스플레이되는 최소값으로부터 최대값까지 "y" 축을 리스케일링함으로써 동적으로 자동-스케일링될 수 있다. 전체 스케일 동작은 현재 디스플레이되는지 여부에 관계없이 현재의 밀에서의 모든 데이터 포인트에 관한 "y" 축의 최소값으로부터 최대값까지의 통합 데이터를 리플로팅하며 (re-plot), 리스케일 동작은 단지 현재 디스플레이되는 "y" 축 값의 범위에 관해서만 동일한 리플롯을 수행한다. 모든 경우에, 통합 강도 그래프가 y 축의 상한 또는 하한을 초과한다면, 그래프는 리스케일링한다. "y" 축에서의 변화가 그래프 상에 디스플레이되는 "x" 축의 범위보다 작은 경우에 "y" 축을 리스케일링하도록 선택함으로써 강도 값에서의 변화가 발생하는 시기를 결정하여, 인식도를 용이하게 증가시킬 수 있다. 이 활동이 마우스 클릭과 같은 단일 사용자의 이벤트 (event) 로 수행될 수 있다면, 그것이 유리하다. 이 리스케일링 이벤트 후에, "y" 축 데이터에서의 작은 변화는 용이하게 명백해질 수 있으며, 종래 기술과 비교하여 엔드포인트 조건을 결정하는데 유리하다고 판명되었다. 당업자는 그래픽 리-스케일링이 간단한 수학적 기능이라는 것을 이해할 것이다.
또한, 네이티브 FIB 시스템 (10) 과는 대조적으로, 사용자 인터페이스 (310) 에 의해 제공되는 엔드포인트 그래프는 FIB 시스템 (10) 상에서 설정한 시계와 독립적인 감도를 갖는다.
이미지 프로세싱 블록 (308) 로부터의 데이터를 사용하여, 사용자 인터페이스 (31) 는 실시간으로 샘플의 밀링된 영역의 단면-절단된 이미지를 생성하여, 제공된 엔드포인트 그래프 및 평면 이미지를 보충할 수 있다. 이하, 도 10 을 참조하여 이 피처에 대해서 더 설명한다.
따라서, FIB 분석 스테이션 (100) 에 의해 생성된 상술한 이미징 및 엔드포인트 그래프는 FIB 시스템의 엔드포인팅 동작에 관해 유리하게 사용된다. 이는 주로 모든 드웰 포인트 강도 정보가 이미지 프레임의 평균 및 통합 밝기 값을 플로팅하는 이미지 및 매우 민감한 엔드포인트 그래프를 생성하는데 사용되기 때문이다. 향상된 이미지 및 엔드포인트 그래프는 이미지와 엔드포인트를 생성하는 네이티브 FIB 시스템 (10) 보다 확실히 더 우수한 FIB 분석 스테이션 (100) 에 의해 생성되며, FIB 오퍼레이터는 적절한 엔드포인팅을 결정하는데 확실성을 개선한다. 따라서, 본 발명의 실시형태를 사용하는 FIB 보조 마이크로서저리는 더 높 은 성공률을 발생시킨다.
상술한 바와 같이, 포스트 엔드포인팅 분석을 행하는 오퍼레이터의 메모리에 대한 신뢰는 실제적이지도 의존가능하지도 않다. 요구되는 것은 획득된 모든 이미지, 생성된 모든 엔드포인트 그래프, 및 모든 밀링 동작의 간결한 시각적 기록을 기록하는 포괄적 업무 (job) 로깅 시스템이다. 이 업무 로깅 시스템은, 이후 검토에 관해 수행되는 마이크로서저리로부터의 유용한 모든 정보를 제공할 수 있다. 이 방법으로, FIB 회로 에디트가 정확히 수행된다는 확실성을 크게 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 테스트 시스템은 분석될 수 있는 결과를 생성하여 예상치 못한 결과가 인접하는 신호 라인을 부적절하게 단축시키는 마이크로서저리 결합으로부터 발생할 수 있다는 것을 결정한다. 동시에 이런 단축은 오퍼레이터에 의해 관찰되서는 안되지만, 이후 검토를 인에이블하는 포괄적 업무 로깅 시스템에 의하면, 단축은 거의 식별될 수 있으며, 따라서 잘못된 결과라고 판명하는 것은 FIB 에러 때문이다. 가능한 단축 등을 발견하는 서저리를 받은 디바이스에 대한 파괴적인 실패 분석에 소비하는 시간을 수행할 필요성을 감소시키기 때문에 이후에 업무를 검토하는 능력에 유리하다. 또한, 일단 이 시스템이 당업계의 마이크로서저리 오퍼레이터에 사용가능한 경우에, "흠결없어" 보이는 업무를 검토하여, 마이크로서저리가 성공했고, 문제점은 거의 제안된 설계 변경과 함께 한다는 것을 높은 정도의 확실성을 가지고 진술할 수 있다.
데이터 분석 엔진 (300) 은 컴퓨터 워크스테이션 상에서 바람직하게 실행되기 때문에, 밀의 이력 (history), 엔드포인트 그래프 및 획득된 모든 이미지는 향 후 참조를 위한 하드 디스크 드라이브 및 밀의 연습 또는 사후 검토를 위한 재생 장치에 기록될 수 있다. 임의의 컴퓨터 시스템 상에서의 재생을 위해 네트워크를 통해 데이터가 전송될 수 있다. 사실상, 데이터 분석 엔진 (300) 에 의해 수집되고 생성되는 임의의 타입의 정보가 저장될 수 있다. 예를 들어, 각 밀링 동작 (밀링, 가스 보조 에칭, 편향) 뿐 아니라 각 이미지 패스가 차례로 기록되며, 풀세트 (full set) 의 섬네일이 밀 및 엔드포인트 그래프 신호에 관해 생성된다 (가능하면, 강도 및 스테이지 전류 모두). 다른 장치 파라미터 등에 따라 드웰 시간, 박스 사이즈, 위치, 래스터 스타일 (래스터, 서펜타인, 다각형 등), 스테이지 위치뿐만 아니라 애퍼쳐 설정, 빔 전류, 및 밀을 통한 누적 도즈, x 및 y 간격이 기록될 수 있다. 고유한 스크린 인터페이스는 기록된 밀을 검토하여 사용자에 관한 FIB 분석 스테이션 (100) 의 모니터 상에 나타낼 수 있다. 다른 방법으로, 이 스크린은 밀 정보를 기록하면서 밀을 실시간으로 트레킹하는데 사용될 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 또한 이 정보는 네트워크를 통해 원격으로 볼 수 있는 또 다른 사이트로 전송하기 위해 요약될 수 있다.
도 10 은 프로젝트를 검토하는 사용자 인터페이스 스크린의 예를 나타낸다. 사용자 인터페이스 스크린은 연대순으로 밀의 섬네일 이미지를 디스플레이하는 밀 연표 (chronology) 리스트 (500), 엔드포인트 그래프 (502), 및 단면-절단 패널 (504) 을 도시하고 있다. 엔드포인트 그래프 (502) 는 상호 작용하며, 그래프 상의 임의의 포인트에서의 클릭이 연관되는 섬네일 및 대응하는 깊이의 단면-절단 패널 (504) 에서의 표시를 브링업하는 것 (bring up) 을 의미한다. 이 사용자 향상 피처는 섬네일 이미지 및 단면-절단 이미지의 수평 라인으로 엔드포인트 그래프 (502) 상의 플로팅된 데이터 포인트를 크로스-링크함으로써 용이하게 인에이블될 수 있다. 따라서, 사용자는 엔드포인트 그래프 및 단면-절단 이미지에서의 대응하는 위치를 보여주는 특정 섬네일 상에 클릭할 수 있다. 다른 방법으로, 사용자는 엔드 그래프 상의 특정 포인트를 선택하여, 단면-절단 이미지 상의 대응하는 섬네일 이미지 및 깊이 표시를 보여줄 수 있다. 물론, 단면-절단 이미지의 특정 깊이를 선택하는 것이 엔드포인트 상의 대응하는 섬네일 및 포인트를 브링업하는 것이다. 밀은 엔드포인트 그래프 상의 임의의 점으로부터 전후로 검토 ("재생") 될 수 있다.
패널 (504) 내의 단면 절단 이미지는 도 11에 도시된 연속 이미지를 모아 정리함으로써 생성된다. 도 11 은 이미지와 구성된 단면-절단 이미지 간의 상관도를 그래픽으로 나타낸다. 가장 상부에 있는 섬네일 이미지 (550) 는 밀링하는 동안에 생성되는 제 1 이미지이고, 다음에 차례로 이미지 (552, 554, 및 556) 가 온다. 단면-절단 스택 (558) 은 섬네일 이미지가 생성됨에 따라 구성될 수 있다. 단면 절단 뷰 (558) 의 상부에서 시작하는 라인은 섬네일이 생성되는 시간마다 추가되고, 섬네일의 수직 또는 수평 조각에 대응한다. 도 11 에 도시된 바와 같이, 단면-절단 선 (560, 562, 564, 및 566) 은 섬네일 (550, 552, 554, 및 556) 에 각각 대응한다.
이와 같이, 단면의 (x 축이라는 라벨로 나타낸) 수평축은 공간에 대응하고, (z 축이라는 라벨로 나타낸) 수평축은 시간 (또는 균등하게 도즈 및 깊이와 다소 관련됨) 에 대응한다. 또한, 사용자는 단면이 섬네일의 수평, 수직, 또는 임의의 조각으로부터 생성된다. 라인과 폭 파라미터는 섬네일의 어떤 영역이 단면을 생성하는데 사용되는지를 표시하기 위해 사용자가 선택할 수 있다. 예를 들어, 섬네일이 200 × 200 이라면, 라인 파라미터을 100 으로 설정하는 것은 단면이 섬네일 이미지의 중간으로부터 생성된다는 것을 의미한다. 폭 파라미터는 단면 라인 주변에 중심을 둔 섬네일 라인 중 얼마나 많은 라인을 평균하여 각각의 단면 라인을 생성할 것인지를 표시한다. 강도는 길이가 폭 파라미터에 의해 특정되는 단면 라인에 수직한 벡터를 따라 통합되거나 평균한다. 사용자는 "라인" 파라미터를 특정하기보다는 그래픽 사용자 인터페이스 도구를 사용하여 단면-절단 라인의 위치를 선택할 수 있다.
상술한 단면 이미지 생성의 현저한 이점은 디바이스 재구성시에 도움이 된다는 것이다. 더 상세하게, 실패가 예상되는 칩 상의 사이트는 직육면체의 부피 (x × y × z) 를 제거하도록 밀링되고, 그 후, 생성된 단면 이미지를 사용하여 분석되어 2 개의 구성 요소 간의 전기적 접촉 불량이 있는지를 결정할 수 있다. 밀 동작이 저장되기 때문에, 실패된 특정 영역은 직육면체의 부피에서 금속 편향을 통해 재구성될 수 있다. 특히, 저장된 단면 이미지는 서로에 관해 2 개의 구성 요소의 상대적인 공간상 위치의 표시를 제공할 수 있다. 그 후, 칩은 전기적으로 테스트되어 적절한 기능이 획득되었는지를 알 수 있다.
밀의 섬네일, 이미지 및 엔드포인트 그래프를 기록하는 것에 추가하거나 대신하여, 데이터 프로세싱 블록 (304) 은 라인 버퍼 (306) 로 입력됨으로써 저장되 는 생성된 라인을 가질 수 있다. 이 저장된 데이터는 오퍼레이터가 다음의 유사한 밀을 위해 설정한 최적의 이미지를 실험적으로 나타내게 하기 위해 후에 실행되거나 재실행될 수 있다. 또한, 데이터가 대중 매체로부터 데이터 분석 엔진 (300) 을 실행하는 개인용 컴퓨터 또는 랩탑으로 로딩될 수 있기 때문에, 이 피처는 FIB 시스템 (10) 없이 실행될 수 있는 연습 도구로서 기능을 한다.
FIB 밀링의 물리적 사실은, 물질이 합성물 또는 결정학상의 자연물에서 변함에 따라 밀링 레이트가 종종 변하기 때문에 상이한 물질은 상이한 레이트로 밀링될 수 있다는 것이다. 따라서, 밀은 주변 물질보다 더 느린 밀링 레이트를 갖는 물질을 만난다면, 기판과 같은 구조체 밑의 물질에 관한 데이터는 오프셋되고, 주변 물질에 상대적인 시간에서 더 나중에 보일 것이다. 도 12 는 동일한 산화 유전 물질 (574) 및 생성된 기판 내의 묘사 (delineation) 라인 (576) 내에 금속 구조체 (572) 를 도시한 단면 뷰 (570) 를 나타낸다. 금속 구조체 (572) 를 통한 더 느린 밀링 레이트 때문에, 금속 구조체 (572) 하부의 밀이 기판에 도달하는 시간까지, 금속 구조체 (572) 를 둘러싼 밀인 기판에 도달한 후일 것이다. 따라서, 메탈 구조체 (572) 하부의 기판 묘사 라인 (576) 은 "U" 형태의 딥 (dip) 을 갖는다.
"U" 형태의 딥은 라인의 남은 부분에 상대적으로 부정확한 "깊이" 또는 도즈에서 발생하는 것으로 공지되어 있기 때문에, 정확한 알고리즘이 구현될 수 있다. 예를 들어, 단순한 알고리즘은 샘플의 표면으로부터 기판의 묘사 라인의 남은 부분인 적절한 기준 포인트로 "U" 형태의 딥의 데이터 포인트를 다시 정규화 하는 것이다. 더 상세하게, 더 정확한 단면을 재구성하는 수단은 (집적 회로 (IC) 및 IC 가 제조된 실리콘 기판 상에서, 상호 연결된 레이어와 유전체 간의 인터페이스와 같은) 공지된 표면의 측정된 변화를 계획하고, 이 표면의 공지된 부분과 관찰된 위치 간의 편차를 수학적으로 정정하여, 그 후, 더 양호한 적합성을 획득하기 위해 상부 레이어에 이 정정값을 적용한다. 더 복잡한 알고리즘의 일례는 밀 동작 동안에 신호 강도를 분석하고, 느리게 밀링하는 이들 영역을 검출하는 것이다. 따라서 정확한 캘리브레이션은 밀링 레이트에서의 차이를 보상하도록 동적으로 적용될 수 있다.
다른 기술은 스퍼터링 (sputter) 되는 물질을 분류하여, 계산되거나 소정의 스퍼터 레이트를 적용하기 위해 양으로 바이어스된 검출기 및 음으로 바이어스된 검출기를 사용하여 결합된 전자 및 이온 신호를 검출함으로써 감소된 밀링 레이트를 검출하도록 사용될 수 있다. 일단 스퍼터 레이트가 결정되면, 계산은 이미지를 정정하기 위해 행해질 수 있다.
예를 들어, 제 2 전자 또는 이온 신호를 관찰하고 (더 많은 정보에 관한 신호 중 하나 또는 모두를 필터링함, 즉, 이 문서의 목적상 "제 2 입자" 라는 용어로 일괄 사용되는 후방 산란 전자 및 제 2 이온을 필터링하는 질량과 같이 2 번째로 방출되는 전자의 상이한 에너지 범위를 조사함), 이들 신호에 기초하여 상이한 물질의 상대적인 스퍼터 레이트를 추정하고 각 밀링 패스에서 제거된 물질의 깊이를 캘리브레이션하는데 이를 사용하는 공식을 개발한다. 예를 들어, 각 포인트에서의 제 2 의 이온 전체 산출량 및 제 2 전자의 전체 산출량에 기초한 공식은 (이 들 신호는 대체적인 제 1 빔 스캔 또는 스캔 라인/픽셀에 대한 검출기 특성을 변화시키거나, 다수의 검출기를 동시에 사용함으로써 순차적으로 수집됨) 소정의 물질 내의 결정체의 변화로부터 발생하는 불확실성의 일부를 제거하고, 또한, 공지되거나 예상되는 물질의 리스트로부터의 물질을 결정하는데 도움을 줄 수 있다 (어떤 물질이 공지된 집적 회로 내에 존재하는가 대한 기본적인 예상). 이 데이터로부터, 어떤 물질이 어떤 위치에 있고, 물질의 결정성에서의 변화로부터 발생하는 스퍼터 레이트의 변화에 관해 정규화하는가를 분류함으로써, 관찰된 변화에 관해 더 잘 캘리브레이션하고 정정하기 위해 미리 결정된 스퍼터 레이트를 3 차원 데이터에 적용시킬 수 있으며, 따라서, 공지된 표면으로부터의 외삽 (extrapolation) 에 의존할 필요없이 디스플레이된 데이터에서의 피처의 참된 위치를 더 정확하게 나타낼 수 있다.
본 발명의 상술한 실시형태에 도시된 바와 같이, 반드시 표준 그래픽 및 수학 계산은 이미지 및 엔드포인트 그래프 감도를 향상시키기 위해 수행될 수 있기 때문에, 데이터 분석 엔진 (300) 에 사용가능한 모든 드웰 포인트 정보를 갖는 것은 FIB 엔드포인팅 동작을 향상시킨다,
드웰 포인트 정보는 FIB 엔드포인팅 동작의 특정 타입에 관한 공지된 문제점 또는 어려움을 극복하는데 사용될 수 있다.
예를 들어, 마크 밴딩 효과 (Mach banding effect) 는 인간의 눈의 인식에 대해 널리 공지된 현상으로, 비록 줄무늬가 전체 길이에 걸쳐 동일하다고 하더라도 더 낮은 강도 (더 어둡게 보임) 줄무늬 근처에 있는 더 높은 강도 (더 밝게 보임) 줄무늬 부분이 줄무늬 전체에 걸쳐 임의의 위치에서보다 더 밝게 보인다. 이와 같이, 전체 길이에 걸쳐 동일한 더 어두운 줄무늬는 더 밝은 줄무늬 근처의 부분에서 더 어둡게 보인다. 이런 현저한 밝고 어두운 변화는 FIB 밀링 동작 동안에 공통적으로 발생한다. 도 13 은 이 효과를 예증하기 위해 밀링되는 샘플의 단면-절단된 이미지이다. 물질 (602) 을 래스터링하는 차징된 입자의 빔 (600) 이 종종 경사진 측벽을 갖는 트랜치 (trench) 구조체를 밀링한다는 사실로부터 또 다른 효과가 발생한다. 공교롭게도, 밀링하는 빔에 의해 충돌되는 표면이 입사 빔에 수직일 때보다 수평일 때 더 가까이 접근하는 경우에 발생하는 것으로 공지된 제 2 입자의 향상된 산출량 때문에, 최종 측벽의 각도는 주변 빔 (604 및 606) 으로부터 상대적으로 큰 신호 강도를 발생시킨다. 이미징되는 경우에, 이들 드웰 포인트로부터의 큰 신호 강도는 밀링하는 동안에 우연히 발생되는 라인의 존재를 오퍼레이터에 거짓으로 표시할 수 있거나, 또는 그 외에 아무것도 없다면, 이 영역의 높은 신호는 대부분의 해당 신호가 발생할 것으로 기대되는 밀의 중심 영역으로부터의 신호를 스왐핑할 (swamp) 수 있다. 최종 이미지가 밝은 에지에 의해 지배되기 때문에, 명암 및 밝기 조정은 단지 가장자리에서 이미지를 개선한다.
본 발명의 실시형태에 따라, 데이터 분석 엔진 (300) 은 임의의 수의 주변 드웰 포인트 즉, 주변 빔 (604 및 606) 으로부터의 데이터를 선택적으로 무시할 수 있고, 단지 남아 있는 드웰 포인트로부터의 데이터를 사용할 수 있다. 밀 박스의 위치 및 사이즈와 같은 래스터 환경의 모든 파라미터는 공지되어 있기 때문에, 이미지 프로세싱 블록 (308) 은 밀 박스의 에지에 근접한 드웰 포인트 데이터를 선 택적으로 무시할 수 있다. 밀 박스 퍼리미터 부근의 임의의 수의 드웰 포인트는 무시될 수 있다. 따라서, 이미지 명암 및 밝기 레벨은 가장 민간한 드웰 포인트 영역에 기초하기 때문에 더 넓은 범위에 걸쳐 조정될 수 있다. 비록 보다 소수의 카운트가 엔드포인트 그래프에 관해 유용함에도 불구하고, 감도는 실제로 증가한다.
패키지 내에 반도체 칩을 실장한 (mounting) "플립-칩" 의 출현은 임의의 변화를 나타낸다. FIB 마이크로서저리는 디바이스의 후면으로부터 행해져야 하고, 통상적으로 초기의 예비적인 밀은 디바이스의 큰 영역에 걸쳐 수행되어, 기판과 디바이스의 활성 컴포넌트 간의 거리 또는 밀링 시간을 결정한다. 도 14a 는 칩의 기판 (700) 및 중첩된 밀 박스 (702 및 704) 의 평면도이다. 밀 박스 (704) 가 박스 (702) 내에 있기 때문에, 박스 (704) 내의 영역은 박스 (702) 내의 영역의 2 배의 도즈를 수신하고, 더 높은 레이트로 밀링한다. 도 14b 는 도 14a 에서의 라인 A-A' 를 따른 단면도이다. 목적은 공지된 구조체가 밀 박스 (704) 를 통해 우연히 발생할 때까지 밀링하는 것이며, 따라서, 프로세스를 중지하기 위해 정확한 엔드포인팅을 요구한다. 그러나, 박스 (704) 로부터 수신된 임의의 신호는 밀 박스 (702) 의 영역으로부터의 신호에 상대적으로 감소한다. 예를 들어, 밀 박스 (704) 의 영역이 A 이고, 밀 박스 (702) 의 영역이 10A 라면, 원하는 구조체의 존재를 나타내는 밝기 레벨은 전체 신호의 단지 10 % 만을 나타낸다. 따라서, 밀 박스 (702) 로부터의 신호가 밀 박스 (704) 로부터의 신호를 희석시키는 잡음과 같이 행동하기 때문에, 밀 박스 (704) 의 영역으로의 작은 변화 는 인간의 눈에 대해 훨씬 덜 인식될 수 있다.
모든 밀 박스의 드웰 포인트 정보는 데이터 분석 엔진 (300) 에 공지되어 있기 때문에, 사용자는 해당 밀 박스, 즉 밀 박스 (704) 에 관한 엔드포인트 및 이미지 데이터만 보여주는 것을 선택적으로 결정할 수 있다. 따라서, 밀 박스 (702) 로부터의 드웰 포인트 정보는 밀 박스 (704) 를 갖는 엔드 포인팅을 위해 무시된다. 다른 방법으로, 시스템은 예를 들어, 밀 박스 (704) 와 오버래핑하는 밀 박스 (704) 의 전부 및 밀 박스 (702) 의 부분을 포함할 수 있는 디바이스 상의 선택된 해당 영역으로부터의 신호만을 프로세싱하고 디스플레이하도록 선택할 수 있다. 이 프로세싱 후에, 분석된 영역의 퍼리미터 근처의 밀 포인트를 폐기하거나 마스킹하는 것과 같은 다음 프로세싱이 또한 적용될 수 있다. 유사하게, 사용자는 예를 들어, 다수의 이미지 팔레트 및/또는 통합 파라미터를 변화시키는 것, 즉, TV, 스냅 사진, 및 이미징 차등 모드 등을 동시에 보여주는 것을 선택하는 것과 같은 다수의 조건을 사용하여 다수의 방법으로 동일한 분석 영역으로부터의 정보를 동시에 디스플레이하는 것을 선택할 수도 있다. 상이한 분석 조건 하에서 동일한 데이터를 비교하고 대조하는 능력은 종래 기술과 비교하여 엔드포인트 상태를 성공적으로 결정하는데 매우 효과적인 것으로 판명되었다.
스크린 상에 하나 이상의 밀 박스를 위치시키는 경우에, 대개 고정 포인트 또는 참조 마커가 밀 박스의 적절한 배치 또는 기점을 보장하도록 스크린에 추가된다. 예를 들어, 밀 박스는 샘플 상에 가시적인 구조체와 관련한 특정 위치에 위치할 수 있다. 그러나, 드리프트 (drift) 는 밀 박스가 약간 이동하게 할 수 도 있으며, 밀 박스의 원래 위치를 획득하지 못할 수도 있다. 네이티브 FIB 시스템 (10) 에서, 샘플은 더미 (dummy) 밀 박스는 가시적인 구조체의 윤곽을 나타내는데 사용될 수도 있다. 그러나, 비록 최소 도즈이기는 하지만, 샘플이 더미 밀 박스 내에서 밀링될 수도 있다. 본 발명의 또 다른 실시형태에 따라, 사용자는 FIB 시스템 (10) 의 밀 박스에 고정되는 FIB 분석 스테이션 (100) 의 모니터 상에 (FIB 분석 스테이션 (100) 의 모니터 상에 리드로잉되는) 참된 참조 마커를 드로잉 (draw) 할 수 있다. 드리프트가 발생한다면, 오퍼레이터는 FIB 시스템 (10) 의 제어를 통해 밀 박스를 시프팅함으로써 참조 마커를 원래 의도된 위치로 시프팅할 수 있다.
본 발명의 상술한 실시형태는 엔드포인트 그래프 및 이미지를 생성하는 드웰 포인트 강도 데이터를 사용하는 반면에, 샘플 상의 드웰 포인트 위치로 상호-참조될 수 있는 다른 데이터가 사용될 수도 있다. 예를 들어, 소비 전류의 측정, 초음파 음향 신호, 또는 샘플로부터의 빛의 방출은 각 드웰 포인트에 관해 획득될 수 있고, 스스로 또는 오퍼레이터에 관한 엔드포인트 그래프 또는 이미지 데이터를 더 향상시키는 강도 값과 관련하여 사용될 수 있다. 또한, 이들 다른 데이터 타입은 빔의 각 드웰 포인트에 관한 대응하는 강도 값을 가질 수 있다.
본 발명의 상술한 실시형태는 FIB 시스템으로 제한되지 않으며, 상술한 기술은 조사되는 물질을 변형하는데 사용되는 차징된 입자 빔 (CPB) 현미경에 적용될 수 있다. 이런 차징된 입자 빔 시스템의 예는, 예를 들어, 활성 가스를 제공하는 가스 전달 시스템을 갖는 스캐닝 전자 현미경 (SEM) 을 포함한다. 당업자는 상술한 실시형태를 적응시키는 것이 특별한, 차징된 입자 빔 시스템을 갖는 기능에 용이하게 적응할 수 있다는 것을 이해할 것이다.
본 발명의 상술한 실시형태는 단지 예시로 의도된 것이다. 변경, 변형, 및 변화는, 이하 첨부된 특허 청구 범위에 의해서만 정의되는 본 발명의 사상에서 벗어나지 않고 당업자에 의해 특정 실시형태에 영향을 줄 수 있다.

Claims (42)

  1. 물질 변형을 포함하는 차징된 입자 빔 시스템 동작에서 엔드포인팅 결정을 향상시키는 방법으로서,
    a) CPB 시스템에 의해 생성된 각 프레임으로부터의, 드웰 포인트 강도 값을 포함하는 드웰 포인트 정보를 수신하는 단계;
    b) 래스터 데이터를 도출하기 위해 제 1 수의 프레임 중 제 1 해당 영역의 드웰 포인트 강도 값을 프로세싱하고, 상기 제 1 해당 영역이 정의된 경우에, 래스터 데이터를 이미지 팔레트로 매핑하며 최종 래스터 이미지를 디스플레이하는 단계;
    c) 제 2 해당 영역이 정의된 경우에, 엔드 포인트 그래프 대 차징된 입자 도즈 또는 래스터링 시간에서 제 2 수의 프레임 중 제 2 해당 영역의 드웰 포인트 강도 값의 합산을 플로팅하는 (plotting) 단계를 포함하는, 엔드포인팅 결정 향상 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    소정의 시간 인터벌이 경과한 경우, 소정의 도즈 증가분이 수신되는 경우, 또는 소정의 프레임 수가 경과한 경우 중 어느 하나 이후에, 상기 래스터 데이터가 매핑되고 디스플레이되는, 엔드포인팅 결정 향상 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    소정의 시간 인터벌이 경과한 경우, 소정의 도즈 증가분이 수신되는 경우, 또는 소정의 프레임 수가 경과한 경우 중 어느 하나 이후에, 상기 합산된 드웰 포인트 강도 값이 플로팅되는, 엔드포인팅 결정 향상 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 수는 자동으로 계산되어, 실제 래스터 이미지에 대한 개선된 신호 대 잡음비 및 변화에 실시간으로 반응하는 것처럼 보이는 래스터 이미지를 획득하는, 엔드포인팅 결정 향상 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 래스터 데이터 각각은 제 1 수 프레임의 드웰 포인트 강도 값을 합산하는 단계,
    소정의 스케일에 걸쳐 선택된 최소값으로부터 선택된 최대값으로 래스터 데이터를 리스케일링하는 단계로서, 상기 선택된 최소값 이하의, 래스터 데이터에서의 값이 새로운 최소값이 되고, 상기 선택된 최대값 이상의, 래스터 데이터에서의 값이 새로운 최대값이 되는, 상기 리스케일링 단계, 및
    상기 새로운 최소값으로부터 상기 새로운 최대값까지의 범위를 매핑하고 최종 스케일링된 래스터 이미지를 디스플레이하는 또 다른 이미지 팔레트를 적용시키는 단계에 의해 프로세싱되는, 엔드포인팅 결정 향상 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 이미지 팔레트에 매핑된 상기 래스터 데이터는, 소정의 시간 인터벌이 경과한 경우, 소정의 도즈 증가분이 수신되는 경우, 또는 소정의 프레임 수가 경과한 경우 중 어느 하나가 이루어질 때까지 변화없이 유지되는, 엔드포인팅 결정 향상 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    현재 래스터 데이터와 소정 수의 이전 래스터 데이터 사이의 차이로부터 차등 디스플레이 이미지를 생성하는 단계를 더 포함하는, 엔드포인팅 결정 향상 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 소정 수의 이전 래스터 데이터 각각은 백분율을 감소시킴으로써 가중되는, 엔드포인팅 결정 향상 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 이미지 팔레트는 그레이스케일 팔레트에 비하여 최종 래스터 이미지에서의 변화의 인식도를 증가시키는데 효과적인 다수의 색상을 포함할 수 있는, 엔드포인팅 결정 향상 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 차징된 입자 빔 시스템이 이미징 모드 내에 존재하는지 여부를 결정하고, 이에 의해, 시계 또는 시계의 서브세트에 관한 이미징 모드 동작에 대응함으로써 프레임 정보를 분류하는, 엔드포인팅 결정 향상 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 이미징 모드 동작에 관한 프레임 정보에 대응하는 이미지가 이미징 모드 창에 디스플레이되는, 엔드포인팅 결정 향상 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 래스터 이미지는 래스터 모드 창에 디스플레이되는, 엔드포인팅 결정 향상 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 프레임 정보가 이미징 모드 동작에 의해 분류된다면, 상기 이미징 모드 창을 최전면으로 가져오고, 상기 프레임 정보가 래스터 동작에 의해 분류된다면, 상기 래스터 모드 창을 최전면으로 가져오는, 엔드포인팅 결정 향상 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 래스터 이미지는 상기 이미징 모드 창 상의 정확한 위치에 스케일링되고 중첩되는, 엔드포인팅 결정 향상 방법.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계 b) 및 단계 c) 는 복수의 해당 영역 및 가변 수의 프레임에 관해 2 번 이상 반복되는, 엔드포인팅 결정 향상 방법.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계 b) 는 제 1 해당 영역 및 가변 수의 프레임과 이미지 팔레트에 관해 2 번 이상 반복되는, 엔드포인팅 결정 향상 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 단계 c) 는 가장 작은 영역을 갖는 해당 영역에 관해서만 실행되는, 엔드포인팅 결정 향상 방법.
  18. 제 1 항에 있어서,
    후속 저장을 위해, 소정의 시간 인터벌이 경과한 경우, 소정의 도즈 증가분이 수신되는 경우, 또는 소정의 프레임 수가 경과한 경우 중 어느 하나 이후에, 상기 래스터 데이터를 스케일링함으로써 상기 래스터 데이터로부터 섬네일 데이터를 생성하는 단계를 더 포함하는, 엔드포인팅 결정 향상 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    하나 이상의 상기 이미지 팔레트, 차징된 입자 빔 전류, 전달되는 차징된 입자 도즈, 래스터링 시간 및 상기 섬네일 데이터에 대응하는 엔드포인트 데이터를 저장하는 단계를 더 포함하는, 엔드포인팅 결정 향상 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 이미지 팔레트를 상기 섬네일 데이터 중 하나 이상에 적용시킴으로써 구성되는 하나 이상의 섬네일 이미지, 및 상기 엔드포인트 그래프를 디스플레이하는 단계로서, 상기 엔드포인트 그래프 상의 값을 선택하는 것이 가장 근접하게 상호 참조된 섬네일을 디스플레이하도록 각각의 섬네일 이미지는 상기 엔드포인트 그래프 상의 하나의 대응하는 강도 값에 상호 참조되는, 상기 디스플레이 단계를 더 포함하는, 엔드포인팅 결정 향상 방법.
  21. 제 18 항에 있어서,
    상기 섬네일 데이터의 평면에서의 라인 세그먼트를 정의함으로써 단면 이미지를 구성하고,
    상기 단면 이미지의 수평축이 공간에 대응하고 수직 축이 시간 또는 도즈에 대응하도록, 각 섬네일 데이터의 라인 세그먼트를 따라 강도 값을 분석하고 상부에서 하부까지 순차적으로 각 열 (row) 을 쌓음으로써 상기 단면 이미지의 열을 생성 하는 단계를 더 포함하는, 엔드포인팅 결정 향상 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    분석하는 단계는 상기 라인 세그먼트의 각 측면 상의 소정의 거리에 관해 상기 라인 세그먼트에 수직인 벡터를 따라 상기 강도 값을 평균하는 단계 또는 통합하는 단계 중 하나를 포함하는, 엔드포인팅 결정 향상 방법.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 엔드포인트 그래프, 소정의 이미지 팔레트를 상기 섬네일 데이터 중 하나 이상에 적용시킴으로써 구성되는 하나 이상의 섬네일 이미지, 및 단면 이미지를 디스플레이하는 단계로서, 각각의 섬네일 이미지가 상기 엔드포인트 그래프 및 단면 이미지의 하나의 열에서의 대응하는 강도 값에 상호-참조되는, 엔드포인팅 결정 향상 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 엔드포인트 그래프 상의 포인트를 선택하는 것은, 가장 근접한 상호-참조된 섬네일 이미지가 디스플레이되게 하고 상기 단면 이미지의 상호-참조된 행이 표시되게 하는, 엔드포인팅 결정 향상 방법.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 단면 이미지 상의 포인트를 선택하는 것은, 가장 근접한 상호-참조된 섬네일 이미지가 디스플레이되게 하고 상기 엔드포인트 그래프 상의 상호-참조된 행이 표시되게 하는, 엔드포인팅 결정 향상 방법.
  26. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 해당 영역은 프레임 내의 하나 이상의 래스터 형상에 의해 점유되는 영역으로 설정되는, 엔드포인팅 결정 향상 방법.
  27. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 해당 영역은 프레임 내의 하나 이상의 래스터 형상의 서브세트에 의해 점유되는 영역으로 설정되는, 엔드포인팅 결정 향상 방법.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 서브세트는 상기 하나 이상의 래스터 형상의 퍼리미터 (perimeter) 로부터 소정의 거리 내의 모든 드웰 포인트를 제거하도록 선택되는, 엔드포인팅 결정 향상 방법.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 래스터 형상은 하나 이상의 내부 퍼리미터를 가지며, 상기 서브세트는 상기 하나 이상의 내부 퍼리미터로부터 또 다른 소정의 거리 내의 모든 드웰 포인트를 더 제외하도록 선택되는, 엔드포인팅 결정 향상 방법.
  30. 제 27 항에 있어서,
    상기 제 1 해당 영역은 프래임 내에서 오버래핑하는 2 개 이상의 래스터 형상에 의해 점유되는 영역의 결합으로 설정되는, 엔드포인팅 결정 향상 방법.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 제 1 해당 영역은 상기 하나 이상의 래스터 형상의 퍼리미터로부터 소정의 거리 내의 모든 드웰 포인트를 제외하도록 더 선택되는, 엔드포인팅 결정 향상 방법.
  32. 제 1 항에 있어서,
    제 2 해당 영역은 프레임 내의 하나 이상의 래스터 형상에 의해 점유되는 영역으로 설정되는, 엔드포인팅 결정 향상 방법.
  33. 제 1 항에 있어서,
    제 2 해당 영역은 프레임 내의 하나 이상의 래스터 형상의 서브세트에 의해 점유되는 영역으로 설정되는, 엔드포인팅 결정 향상 방법.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 서브세트는 상기 하나 이상의 래스터 형상의 퍼리미터로부터 소정의 거리 내의 모든 드웰 포인트를 제거하도록 선택되는, 엔드포인팅 결정 향상 방법.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 래스터 형상은 하나 이상의 내부 퍼리미터를 가지며, 상기 서브세트는 상기 하나 이상의 내부 퍼리미터로부터 또 다른 소정의 거리 내의 모든 드웰 포인트를 더 제외하도록 선택되는, 엔드포인팅 결정 향상 방법.
  36. 제 33 항에 있어서,
    상기 제 2 해당 영역은 프래임 내에서 오버래핑하는 2 개 이상의 래스터 형상에 의해 점유되는 영역의 결합으로 설정되는, 엔드포인팅 결정 향상 방법.
  37. 제 36 항에 있어서,
    상기 제 1 해당 영역은 상기 하나 이상의 래스터 형상의 퍼리미터로부터 소정의 거리 내의 모든 드웰 포인트를 제외하도록 더 선택되는, 엔드포인팅 결정 향상 방법.
  38. 제 1 항에 있어서,
    상기 CPB 시스템에 의해 생성되는 각각의 프레임으로부터의 정보, 및 CPB 시스템 동작 파라미터는 상기 단계 b) 및 단계 c) 에 따른 후속 검색 및 프로세싱을 위해 저장되는, 엔드포인팅 결정 향상 방법.
  39. 제 1 항에 있어서,
    상기 플로팅하는 단계는 상기 합산된 드웰 포인트 강도 값에서의 변화가 발생하는 시기를 결정하는 경우에 인식도를 용이하게 증가시키기 위해, 상기 엔드포인트 그래프 상에 디스플레이되는 x 축의 범위에 걸쳐 합산된 모든 드웰 포인트 강도 값을 포함하는 새로운 범위로 y 축을 리스케일링하는 단계를 더 포함하는, 엔드포인팅 결정 향상 방법.
  40. 물질 변형을 포함하는 차징된 입자 빔 시스템 동작에서의 이미징하는 방법으로서,
    a) CPB 시스템에 의해 생성되는 각 프레임으로부터 드웰 포인트 강도 값을 포함하는 드웰 포인트 정보를 수신하는 단계;
    b) 래스터 데이터를 도출하기 위해, 다수의 프레임 중 해당 영역의 드웰 포인트 강도 값을 프로세싱하고, 상기 래스터 데이터를 이미지 팔레트로 매핑하며, 제 1 축에서 0 보다 큰 제 1 소정의 팩터 (factor) 및 제 2 축에서 0 보다 큰 제 2 소정의 팩터에 의해 스트레칭된 최종 래스터 이미지를 디스플레이하는 단계를 포함하는, 이미징 방법.
  41. 제 40 항에 있어서,
    상기 제 1 소정의 패터 및 상기 제 2 소정의 팩터는 동일한, 이미징 방법.
  42. 제 40 항에 있어서,
    상기 제 2 소정의 팩터는 제 1 소정의 팩터보다 큰, 이미징 방법.
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