KR20190006453A - 하전 입자 빔에 대한 광 빔의 정렬 방법 - Google Patents
하전 입자 빔에 대한 광 빔의 정렬 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20190006453A KR20190006453A KR1020180079528A KR20180079528A KR20190006453A KR 20190006453 A KR20190006453 A KR 20190006453A KR 1020180079528 A KR1020180079528 A KR 1020180079528A KR 20180079528 A KR20180079528 A KR 20180079528A KR 20190006453 A KR20190006453 A KR 20190006453A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- calibration surface
- light
- sample
- region
- charged particle
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 102
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims abstract description 70
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 52
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims abstract description 24
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 50
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 23
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 8
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 7
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 7
- 238000005136 cathodoluminescence Methods 0.000 claims description 5
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010432 diamond Substances 0.000 claims description 4
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 41
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 15
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 13
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 11
- 230000006870 function Effects 0.000 description 10
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 7
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 5
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 229910000980 Aluminium gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 3
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 3
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 3
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 description 2
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005424 photoluminescence Methods 0.000 description 2
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 2
- 125000003821 2-(trimethylsilyl)ethoxymethyl group Chemical group [H]C([H])([H])[Si](C([H])([H])[H])(C([H])([H])[H])C([H])([H])C(OC([H])([H])[*])([H])[H] 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000000608 laser ablation Methods 0.000 description 1
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 238000013169 thromboelastometry Methods 0.000 description 1
- 238000004627 transmission electron microscopy Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/22—Optical, image processing or photographic arrangements associated with the tube
- H01J37/226—Optical arrangements for illuminating the object; optical arrangements for collecting light from the object
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement or ion-optical arrangement
- H01J37/147—Arrangements for directing or deflecting the discharge along a desired path
- H01J37/1471—Arrangements for directing or deflecting the discharge along a desired path for centering, aligning or positioning of ray or beam
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/10—Scanning systems
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
- G02B27/0916—Adapting the beam shape of a semiconductor light source such as a laser diode or an LED, e.g. for efficiently coupling into optical fibers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/22—Optical, image processing or photographic arrangements associated with the tube
- H01J37/226—Optical arrangements for illuminating the object; optical arrangements for collecting light from the object
- H01J37/228—Optical arrangements for illuminating the object; optical arrangements for collecting light from the object whereby illumination or light collection take place in the same area of the discharge
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/26—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
- H01J37/261—Details
- H01J37/265—Controlling the tube; circuit arrangements adapted to a particular application not otherwise provided, e.g. bright-field-dark-field illumination
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/26—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
- H01J37/28—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes with scanning beams
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/305—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for casting, melting, evaporating, or etching
- H01J37/3053—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for casting, melting, evaporating, or etching for evaporating or etching
- H01J37/3056—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for casting, melting, evaporating, or etching for evaporating or etching for microworking, e. g. etching of gratings or trimming of electrical components
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/15—Means for deflecting or directing discharge
- H01J2237/1501—Beam alignment means or procedures
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
전자 현미경 및 집속 이온 빔 시스템과 같은 하전 입자 빔(CPB) 시스템의 샘플 챔버에서 광 빔을 관측 및 정렬하기 위한 방법 및 시스템이 개시된다. 상기 방법은 캘리브레이션 표면을 갖는 샘플 챔버 내부의 이미징 보조물을 제공하는 단계를 포함하며, 캘리브레이션 표면은 광에 의해 조명되며 동시에 CPB에 의해 조명될 때, CPB에 의해 유도된 2차 방사선의 세기가 더 낮은 광 조명 레벨을 갖는 영역에 비하여 광에 의해 조명되는 영역에서 증가되도록 구성되며, 따라서 캘리브레이션 표면 상에 광 빔의 (CPB를 사용하여 생성된) 이미지를 제공한다. 광 빔의 이미지는 하전 입자 빔에 광 빔을 정렬하는 데 사용될 수 있다.
Description
본 발명은 하전 입자 빔 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 하전 입자 빔 시스템 내에서 하전 입자 빔에 광선을 정렬하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
하전 입자 빔 시스템은 집적 회로, 자기 기록 헤드 및 포토 리소그래피 마스크와 같은 소형 장치의 제조, 수리 및 검사를 포함하는 다양한 응용에 사용된다. 하전 입자 빔 시스템의 예들은, 집속된 이온 빔을 생성하는 집속 이온 빔(FIB; focused ion beam) 시스템, 전자 빔을 생성하는 전자 현미경(SEMs, STEMs, 및 TEMs), 및 집속된 이온 및 전자 빔 둘 모두를 생성하기 위한 서브시스템을 포함하는 이중-빔 시스템을 포함한다.
하전 입자 빔 시스템은 마이크로 스케일 및/또는 나노 스케일 정밀도로 워크피스(workpiece)로부터 물질을 제거하는 것이 요구되는 기계가공(machining) 분야에 종종 사용된다. FIB 시스템의 경우, 물질의 제거는 이온 빔의 고 에너지 이온이 워크피스에 충돌하여 빔에 의해 충돌된 워크피스 표면 상의 위치로부터 입자가 국부적으로 방출되도록 하는 스퍼터링으로 알려진 메커니즘에 의해 수행될 수 있다.
몇몇 경우에서, 하전 입자 빔 시스템의 샘플 챔버 내부의 광 빔에 워크피스("샘플" 또는 "시편"이라고도 함)를 추가적으로 노출하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 몇몇 기계가공 분야에서, 레이저 어블레이션(ablation)은 집속된 이온 빔을 사용하여 달성할 수 있는 것보다 더 높은 속도로 워크피스로부터 물질을 제거하는 데 사용된다. 다른 예로서, 일부 응용분야에서는 경화, 에칭 및 증착 공정과 같이 워크피스의 표면 화학 성분을 트리거(trigger)하거나 변경하기 위해, 집속된(focused) 또는 시준된(collimated) 광의 빔을 단독으로 또는 하전 입자 빔과 결합하여 사용한다. 본 출원인에게 양도되었으며 본 명세서에서 전체적인 목적을 위해 참고로서 인용된 미국 특허 공개번호 제2014/0131195호는 레이저 및 하전 입자 빔 시스템을 포함하는 시스템의 예를 나타낸다.
많은 응용분야에서, 진공 조건 하에서 워크피스를 노출하는 것이 바람직하며, 따라서 하전 입자 빔 시스템의 샘플 챔버는 일반적으로 챔버를 배기시키기 위한 펌프가 구비된 진공 챔버이다. 그러나, 진공 챔버는 챔버 내부에서 광 빔의 작업자(operator)의 화각(FoV; field of view)을 방해하기 때문에 샘플 챔버 내부에서 광 빔으로 샘플을 또한 조명할 때 작업자가 처리 및/또는 분석을 위해 선택된 샘플 상의 위치에 광 빔을 정렬하는 것이 어렵다는 문제가 제시된다. 작업자가 샘플 챔버 내부에서 광 빔의 위치를 시각화할 수 없기 때문에, 빔 스폿을 샘플 위치와 정확하게 정렬하고 광 빔 구현의 포커싱 광학 소자의 작동 거리를 정확하게 설정하는 것이 어렵다.
따라서, 하전 입자 빔 시스템의 진공 챔부 내부에 있는 샘플에서 광 빔을 기선택된 분석 값과 정확하게 정렬하는 방법을 찾는 것이 유용할 수 있다. 그러한 방법을 수행할 수 있는 시스템 및 장비를 제공하는 것이 더욱 유용할 수 있다.
본 발명의 목적은 하전 입자 빔을 사용하여 광 빔이 워크피스 상에 입사되는 위치를 관측하는 방법 및 장치를 제공하는 것이며, 이러한 관측은 광 빔을 하전 입자 빔 또는 워크피스 상의 특징부와 정렬시키는 데 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 전자 현미경 및 집속 이온 빔 시스템과 같은 하전 입자 빔(CPB; charged particle beam) 시스템의 샘플 챔버에서 광 빔을 관측 및 정렬하기 위한 방법 및 시스템이 개시된다. 상기 방법은 캘리브레이션 표면을 갖는 샘플 챔버 내부에 이미징 보조물을 제공하는 단계를 포함하며, 캘리브레이션 표면은 광에 의해 조명되며 동시에 CPB에 의해 조명될 때, CPB에 의해 유도된 2차 방사선의 세기가 더 낮은 광 조명 레벨을 갖는 영역에 비하여 광에 의해 조명되는 영역에서 증가되도록 구성되며, 따라서 캘리브레이션 표면 상에 광 빔의 (CPB를 사용하여 생성된) 이미지를 제공한다. 광 빔의 CPB 이미지는 예를 들어, CPB 또는 샘플 상의 위치에 광 빔을 정렬시키는 데 사용될 수 있다. 일반적으로, CPB에 광 빔을 정렬하는 것은 스캐닝 전자 현미경에 일반적인 것처럼, 이미지를 형성하기 위해 CPB의 X-Y 편향에 의해 형성된 스캔 래스터(raster)의 중심 상에 광 빔의 중심을 위치시키는 것을 포함한다. 이 경우, CPB 스캔 래스터의 중심은 대략 CPB 컬럼의 광축에 대응될 수 있다.
일부 실시예에서, CPB 시스템은 샘플 챔버 내부에 배치된 캘리브레이션 표면을 갖는 이미징 보조물을 갖는 샘플 챔버를 포함한다. 제1서브시스템은 광 빔을 생성하고 상기 캘리브레이션 표면을 조명하도록 구성된다. 제2서브시스템은 하전 입자 빔을 생성하고 캘리브레이션 표면을 조사하도록 구성된다. 검출기는 캘리브레이션 표면으로부터 방출된 2차 방사선의 세기를 측정하고 시간의 함수로서 세기의 값을 전달하는 전자 신호를 출력하도록 구성된다. 컴퓨팅 장치는 전자 신호를 분석함으로써 광 빔의 하나 이상의 특성을 결정하도록 구성된다. 캘리브레이션 표면은, 광 빔 및 CPB에 캘리브레이션 표면의 영역을 동시에 노출하여 제1세기에서 상기 영역으로부터 2차 방사선을 방출하도록 하며, 상기 영역에 광 빔을 노출하지 않고 CPB에 상기 영역을 노출하여 제1세기와 다른 제2세기에서 2차 방사선을 방출하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 제1세기는 제2세기보다 높다. 다른 실시예에서, 제1세기는 제2세기보다 낮을 수 있다. 두 경우 모두, 제1세기와 제2세기의 차이에 의해 (CPB 이미지의 크기 및 위치를 결정하는) CPB 스캔 래스터 내에서 광 빔의 위치가 관측될 수 있다.
[0003]
일부 실시예에서, 비-일시적 기계 판독 가능 저장 매체는 CPB 시스템을 동작시키기 위한 실행 가능한 명령을 포함하며, 상기 명령이 실행될 때, 하나 이상의 프로세서는 소정의 간격 동안 광 빔이 소정의 위치에 조사되도록 광 빔을 생성 및 지향시키도록 구성된 서브시스템을 지시; 시간의 간격 동안 CPB가 있는 위치에서 캘리브레이션 표면을 동시에 조사함으로써 샘플 챔버 내에 배치된 이미징 보조물의 캘리브레이션 표면 상의 위치로부터 2차 방사선의 방출을 유도하도록 CPB 장치를 지시; 상기 간격 동안 2차 방사선의 세기를 측정하며, 시간의 함수로서 상기 간격에 걸쳐 세기 값을 나타내는 신호를 생성하도록 검출기를 지시; 및 상기 간격 동안 제1빔의 정렬 상태를 특징으로 하는 특성 값을 결정하는 신호의 분석을 지시하도록 한다.
전술한 내용은 후술하는 본 발명의 상세한 설명이 보다 잘 이해될 수 있도록 하기 위해 본 발명의 특징 및 기술적 이점을 다소 광범위하게 설명한 것이다. 본 발명의 추가적인 특징 및 이점은 이하에게 설명될 것이다. 개시된 개념 및 특정 실시예가 본 발명의 동일한 목적을 수행하기 위한 다른 구조를 변형 또는 설계하기 위한 기초로서 용이하게 이용될 수 있다는 것을 통상의 기술자는 인식할 것이다. 또한, 통상의 기술자는 이러한 등가 구성이 첨부된 청구범위에 설명된 본 발명의 범위를 벗어나지 않는다는 것을 이해할 것이다.
본 발명은 하전 입자 빔을 사용하여 광 빔이 워크피스 상에 입사되는 위치를 관측하는 방법 및 장치를 제공할 수 있으며, 이러한 관측은 광 빔을 하전 입자 빔 또는 워크피스 상의 특징부와 정렬시키는 데 사용될 수 있다.
본 개시 및 그 이점들의 보다 완전한 이해를 위해, 첨부된 도면과 관련하여 취해진 다음의 설명을 참조한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 CPB 시스템의 진공 챔버 내부에서 광 빔을 정렬하고 집속시키기 위한 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 결합 광 및 CPB 시스템을 나타낸다.
도 3은 일 실시예에 따른 결합 광 및 CPB 시스템을 나타낸다.
도 4는 일 실시예에 따라, 레이저 빔으로 조명되는 초나노결정 다이아몬드(UNCD; ultra-nano-crystalline diamond)를 포함하는 이미징 보조물의 SEM 이미지를 나타낸다.
도 5는 일 실시예에 따른 CPB 시스템의 진공 챔버 내부에서 광 빔을 정렬하고 집속하기 위한 방법의 흐름도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 결합 광 및 CPB 시스템의 개략도를 나타낸다.
도 7은 일 실시예에 따라, 레이저 빔을 동시에 조사하면서 전자 빔으로 스캐닝되는 레이저 다이오드 표면으로부터 방출되는 음극선발광(cathodoluminescence) 광으로부터 형성된 SEM 이미지를 나타낸다.
도 8은 일 실시예에 따른 전자 빔 및 이미징 보조물의 상호작용을 나타내는 도면이다.
도 9는 레이저로 조명되는 동안 레이저 다이오드로부터 방출되는 광의 적분 세기의 그래프이며, 적분 세기는 조명되는 레이저 파워의 함수로서 도시된다.
도 10은 레이저 빔이 없는 상태에서 전자 빔으로 조사되는 동안 도 9의 레이저 다이오드로부터 방출되는 광의 적분 세기의 그래프이며, 적분 세기는 전자 빔의 전류의 함수로서 도시된다.
도 11은 도 6의 CPB 시스템으로부터 방출되는 광의 적분 세기를 나타내는 실험 데이터의 그래프이다.
도 12는 일 실시예에 따른 CPB 시스템의 진공 챔버에서 광 빔을 정렬하고 집속하기 위한 방법의 흐름도이다.
도 13은 표면에서 광 빔의 특성을 결정하는 방법의 흐름도이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 CPB 시스템의 진공 챔버 내부에서 광 빔을 정렬하고 집속시키기 위한 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 결합 광 및 CPB 시스템을 나타낸다.
도 3은 일 실시예에 따른 결합 광 및 CPB 시스템을 나타낸다.
도 4는 일 실시예에 따라, 레이저 빔으로 조명되는 초나노결정 다이아몬드(UNCD; ultra-nano-crystalline diamond)를 포함하는 이미징 보조물의 SEM 이미지를 나타낸다.
도 5는 일 실시예에 따른 CPB 시스템의 진공 챔버 내부에서 광 빔을 정렬하고 집속하기 위한 방법의 흐름도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 결합 광 및 CPB 시스템의 개략도를 나타낸다.
도 7은 일 실시예에 따라, 레이저 빔을 동시에 조사하면서 전자 빔으로 스캐닝되는 레이저 다이오드 표면으로부터 방출되는 음극선발광(cathodoluminescence) 광으로부터 형성된 SEM 이미지를 나타낸다.
도 8은 일 실시예에 따른 전자 빔 및 이미징 보조물의 상호작용을 나타내는 도면이다.
도 9는 레이저로 조명되는 동안 레이저 다이오드로부터 방출되는 광의 적분 세기의 그래프이며, 적분 세기는 조명되는 레이저 파워의 함수로서 도시된다.
도 10은 레이저 빔이 없는 상태에서 전자 빔으로 조사되는 동안 도 9의 레이저 다이오드로부터 방출되는 광의 적분 세기의 그래프이며, 적분 세기는 전자 빔의 전류의 함수로서 도시된다.
도 11은 도 6의 CPB 시스템으로부터 방출되는 광의 적분 세기를 나타내는 실험 데이터의 그래프이다.
도 12는 일 실시예에 따른 CPB 시스템의 진공 챔버에서 광 빔을 정렬하고 집속하기 위한 방법의 흐름도이다.
도 13은 표면에서 광 빔의 특성을 결정하는 방법의 흐름도이다.
정의
이하의 도면들 및 설명에서, 동일한 부분들은 일반적으로 명세서 및 도면들에 걸쳐 각각 동일한 참조 번호로 표시된다. 또한, 유사한 참조 번호는 본 명세서에 개시된 상이한 실시예에서 유사한 구성 요소를 지칭할 수 있다. 도면들은 반드시 수치가 맞춰져 있는 것은 아니다. 본 발명의 특정 특징은 수치적으로 또는 다소 개략적인 형태로 과장되게 도시될 수 있으며 종래의 구성 요소의 일부 세부 사항은 명확성 및 간결성을 위해 도시되지 않을 수 있다. 본 발명은 상이한 형태의 실시예에 적용될 수 있다. 특정 실시예들이 상세히 설명되고 도면에 도시되었지만, 본 발명은 여기에 도시되고 설명된 실시예로 제한되지 않는다. 본 명세서에서 논의된 실시예들의 다양한 교시는 원하는 결과를 얻기 위해 개별적으로 또는 임의의 적절한 조합으로 사용될 수 있음을 충분히 인식해야 한다.
이하의 논의 및 청구 범위에서, "포함하는(including/comprising)"이라는 용어는 제한적이지 않은 방식으로 사용되며, 따라서 "포함하지만 이에 한정되는 것은 아니다"를 의미하는 것으로 해석되어야 한다. 어떤 용어가 명세서에서 특별히 정의되지 않는 한, 그 용어는 평범하고 일반적인 의미를 갖는다. 또한, 본 명세서에서 "및/또는"이라는 용어의 사용은 "포괄적인" 또는 "배제되지" 않는 것으로 해석되어야 한다. 예를 들어, "A 및/또는 B"라는 문구는 "A, B, 또는 A 및 B"를 의미한다. 다른 예로서, "A, B, 및/또는 C"라는 문구는 "A, B, C 또는 이들의 어떠한 조합"을 의미한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 "자동의", "자동화된" 또는 유사한 용어는 자동의 또는 자동화된 공정 또는 단계의 수동적인 개시를 포함하는 것으로 이해될 것이다.
"광 빔 서브시스템"이라는 용어는 본 명세서에서 CPB 시스템의 샘플 챔버 내부에 배치된 대상물을 조명할 수 있는 임의의 장치 및/또는 구성 요소를 지칭하는 데 사용된다. 광 빔은 집속되거나, 집속되지 않거나, 또는 시준될 수 있다. 광 빔의 소스는 예를 들어, 레이저, LED 또는 UV 램프일 수 있다. 본 명세서에서 사용된 "소스"라는 용어는 본원에서 하전 입자 소스 및/또는 집속된 또는 시준된 광의 소스를 지칭한다. "다중-빔 시스템", "CPB 시스템", (광 빔 서브시스템이 있는 경우) "하전 입자 빔 시스템", 및 "복합 레이저 및 하전 입자 빔 시스템" 또는 "복합 레이저 및 CPB 시스템"은 적어도 하나의 유형의 CPB (예를 들어, 집속 이온 빔 및/또는 전자 빔) 및 적어도 하나의 유형의 광 빔 (예를 들어, 시준 또는 집속된 레이저 빔)을 샘플 챔버 내부에 제공하도록 구성된 시스템을 지칭하도록 상호교환적으로 사용된다.
"샘플"이라는 용어는 결합 광 및 CPB 시스템에 의해 조사 및/또는 조명될 수 있는 대상체를 지칭한다. "타겟", "표본", "기판" 또는 "워크피스"가 결합 광 및 CPB 시스템 내부에 배치된 것으로 설명되는 경우, 타겟, 표본, 기판 또는 워크피스는 결합 광 및 CPB 시스템 내의 샘플이다.
일부 적용 예에 있어서, CPB 및 광 빔을 샘플 상의 대략 동일한 위치로 향하게 하는 것이 바람직하다. 일부 시스템에서, 전자 빔 및 이온 빔과 같은 멀티 CPB는 모두 샘플을 향하여, 또한 샘플 상의 대략 동일한 위치로 지향될 수 있다. 이러한 시스템은 나노구조체의 제작 및 라만(Raman) 분광학 장비와 같은 분석 도구를 위한 다중-빔 시스템을 포함한다. 실시예들에서, 이미징 보조물(IA; Imaging Aid)은 CPB를 레이저 빔과 정렬시키는 수단으로서 사용된다. IA와 레이저 빔의 교차점의 위치, 모양 및 크기는 하전 입자 시스템에서 감지할 수 있으므로, 이러한 교차점을 이미지화할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, '정렬 특성'은 샘플 챔버 내부의 광 빔의 정렬을 원하는 상태로 조정하는 데 유용한 샘플 챔버 내의 광 빔 부분의 임의의 특성이다. 적합한 배향 특성의 예로는 세기, 방향, 초점, 형상 (예를 들어, 단면 프로파일, 축 방향 프로파일 등), 치수(예를 들어, 직경, 길이 등), 스폿 크기, 스폿 프로파일, 및/또는 스폿 위치를 포함할 수 있지만, 이에 한정되진 않는다. 또한, "정렬 특성의 결정" 및 "정렬 특성 값의 결정"이란, IA의 동시 조사 영역으로부터 발생되는 이미지 데이터를 관찰하는 것을 기초로 한 컴퓨터에 의해 수행되는 수치 계산, 조작자에 의한 정신적 단계로서 수행되는 수학적 또는 정성적 평가, 또는 이들의 조합을 지칭한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 표면에서의 광 빔의 "형상"은 초점 상태 및 표면에서의 광 빔의 회절 패턴을 포함한다.
일
실시예의
흐름도
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 CPB 시스템의 진공 챔버 내부의 샘플 위치에서 광 빔을 정렬하고 집속하기 위한 방법(100)의 흐름도이다. 광 빔은 일반적으로 레이저 광학소자의 일부인 튜브를 통해 진공 챔버로 입사한다. 일부 실시예에서, 정렬은 튜브에 평행하게, 튜브를 통해 진공 챔버로 들어가도록 레이저 빔의 포인팅을 변경하는 단계 및 동시에 레이저 빔이 유센트릭(eucentric) 높이에 집속되도록 튜브의 위치를 설정하는 단계를 포함한다. 빔을 튜브의 중심에 두고 튜브 측에 평행하게 유지하면 빔이 광학 소자의 중심을 통해 통과하여 수차가 최소화된다. 유센트릭 높이는 조명 위치와 독립적으로 결정되며, 작동 거리와 스테이지 회전 중심을 포함한다. 정렬은 일반적으로 이러한 위치에 대하여 수행된다.
방법(100)은 블록 110 또는 블록 120에서 시작될 수 있다. 블록 110에서, 초나노결정 다이아몬드(UNCD; ultra-nano-crystalline diamond) 샘플을 포함하는 IA는 샘플 홀더에 직접 부착되지만 관심 샘플은 아직 로딩되지 않는다. 대안적으로, 블록 120에서, UNCD 샘플은 관심 샘플의 측면 상에 설정되거나 관심 영역에 인접한 샘플의 영역 상에 증착되어, UNCD 샘플 및 관심 샘플이 동시에 샘플 홀더에 로딩된다.
블록 130에서, 예를 들어 (도 2 및 도 3의) 샘플 스테이지(210)와 같은 샘플 스테이지는 UNCD의 특징부를 유센트릭(eucentric) 높이로 설정하기 위해 수직으로 이동된다.
다음으로, 블록 140에서 UNCD 샘플은 UNCD 샘플 상으로 레이저 빔을 지향함과 동시에 SEM을 사용하여 이미징된다. SEM의 전자 빔은 집속된 1차 전자 빔으로 UNCD 샘플을 조명한다. 1차 전자 빔의 충돌로 인한 2차 전자(SEs) 및/또는 후방산란 전자(BSEs)와 같은 2차 방출은 하나 이상의 검출기로 수집되며, 1차 빔은 예를 들어 래스터(raster) 패턴으로 샘플을 가로질러 스캔된다. UNCD 샘플을 조명하는 레이저 광 및 UNCD 샘플을 가로지르는 전자 빔 스캐닝 사이의 상호 작용으로 인해, UNCD 샘플에서의 레이저 빔 스폿의 이미지(예를 들어, 도 4 참조)가 얻어진다.
블록 150에서, 예를 들어 (도 2의) 레이저 광학소자(212)와 같은 레이저 광학소자는 UNCD 샘플에 대하여 광 빔의 축을 따라 초점을 조정함으로써 최상의 초점을 생성하도록 조정된다. 이러한 과정은 레이저 스폿의 실시간 이미지를 이용하여 레이저 광학소자가 예를 들어 중앙 스폿(402)(도 4 참고)과 같이 가장 작은 (그리고 가장 밝은) 중앙 스폿을 생성하도록 조정될 수 있게 하며, 이는 UNCD 샘플 상의 최상의 초점일 수 있다. 블록 150에서, UNCD 샘플 (및 관심 샘플)이 아직 유센트릭 높이에 있지 않을 수 있음에 유의해라.
블록 155에서, 레이저 광학소자는 SEM의 스캔 필드의 중심에서 레이저 집속 위치를 위치시키도록 조정된다. 레이저는 CPB에 레이저를 정렬하도록 하기 위해 UNCD 샘플의 X-Y 평면에 정렬된다. UNCD 샘플이 기울어지거나 또는 CPB에 비수직 각도를 갖는 표면을 갖기 때문에(예를 들어, 도 2의 샘플(208) 참조), (광 빔의 축에 거의 수직인) 샘플의 X-Y 평면 또한 수평인 샘플 스테이지의 X-Y 평면에 대하여 기울어져 있다. 이러한 정렬 절차는 레이저 빔이 레이저 광학소자들의 축 상을 지나고 레이저 광학소자의 축과 평행을 이루며, CPB와 일치하는 유센트릭 높이에 있는 샘플에 집속하도록 한다.
정렬은 블록 160에서 계속되며, 여기서 UNCD 샘플 (및 만약 방법(100)이 블록 120에서 시작되는 경우 관심 샘플)은 스테이지에 의해 유센트릭 높이까지 수직으로 이동되고, 따라서 레이저 초점은 유센트릭 높이에 레이저 초점이 위치하도록 레이저 광학 소자에 의해 조정된다.
블록 170 또는 블록 180은 블록 160을 종료한 후에 시작된다. 블록 180은 방법(100)이 블록 110으로부터 시작하여 (관심 샘플 없이) UNCD 샘플만이 초기에 샘플 홀더 상에 로딩된 경우, 블록 160 다음에 수행된다. 따라서, 블록 180에서 USCD 샘플이 제거되고 관심 샘플이 샘플 홀더에 로딩된다. 방법(100)이 블록 120으로부터 시작하여 USCD 샘플 및 관심 샘플 모두가 초기에 샘플 홀더 상에 로딩되는 경우, 블록 170이 블록 160 다음에 수행된다. 따라서, 이 경우에 (관심 영역(ROI)을 포함하는) 관심 샘플을 SEM의 화각(FoV; field of view) 내로 이동시키기 위해 샘플 스테이지(210)를 사용하는 것만이 필요하다.
다음으로, 블록 185에서, 샘플 스테이지(210)는 (ROI를 갖는) 관심 샘플을 유센트릭 높이에 위치시키도록 수직으로 이동한다.
방법(100)은 블록 190에서 완료되며, 여기서 레이저 빔은 컬럼 204 및 304와 같은 각각의 CPB 컬럼으로부터 전자 빔 및/또는 이온 빔과 일치하는 유센트릭 높이에서 관심 샘플에 정렬되고 집속된다 (예를 들어, 도 2 또는 도 3 참고). 방법(100)은 유센트릭 위치에서 전자 빔과 레이저를 정렬하는 것을 기술하고 있지만, 방법(100)은 유센트릭 위치 및 유센트릭 높이를 정렬하는 것에 한정되지 않으며, 또한 집속된 레이저로 한정되지도 않는다.
일부 실시예에서, 광 빔의 위치를 조정하는 것은 x, y, 및/또는 z 방향으로 제1빔 스폿의 중심을 100 nm 이하, 1 μm 이상, 10 μm 이하, 100 μm 이하, 1 mm 이하의 거리로 이동시키는 것을 수반할 수 있다.
일
실시예에
시스템 다이어그램
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 결합 광 및 CPB 시스템(200)을 나타낸다. 방법(100)은 예를 들어 IA를 사용하여 하나 이상의 CPB와 광 빔을 정렬하기 위해 시스템(200)으로 구현될 수 있다. 광은 공기와 진공 모두를 통과할 수 있지만 일반적으로 하전 입자는 산란으로 인해 공기를 통과할 수 없으므로, 샘플(208), (CPB(206)를 생성하는) CPB 컬럼(204), 및 레이저 광학소자(212)를 포함하도록 진공 챔버(202)로 구성된다. 진공 챔버(202)는 일반적으로 챔버(202) 내의 대부분의 공기를 제거하기 위한 러핑(roughing) 펌프(미도시) 및 챔버(202) 내부에 적어도 고진공을 생성하기 위하여 남아 있는 거의 모든 공기를 제거하기 위한 터보 분자 펌프와 같은 고진공 펌프(미도시)로 구성된다. UNCD와 같은 IA 및 관심 샘플이 샘플 스테이지(210) 상에 장착된다. 샘플 스테이지(210)는 CPB(206) 및 광 빔(240) 모두의 하부에 (IA 및/또는 관심 샘플 중 어느 하나인) 샘플(208)의 위치 설정을 용이하게 하기 위하여 다양한 선형 축을 따라 및/또는 상이한 회전 축에 대하여 이동이 가능하도록 한다.
레이저 광학소자(212)는 일반적으로 가요성의 기밀(air-tight) 벨로우즈(bellows) 또는 이의 등가물로 진공 챔버(202)의 벽을 통해 연장된다. X-Y 모션 스테이지(214) 및 Z-모션 스테이지(216)를 포함하는 장착 구조체에 의해, 다수의 선형 및 각 축의 정확한 위치 설정이 가능하다. 장착 구조체에 대한 다양한 구성이 본 발명의 범위에 포함된다. Z-모션 스테이지(216)의 Z-축은 레이저 광학소자(212)의 축을 따라 배향되므로, Z-축을 따르는 운동은 도시된 바와 같이 기울어진 샘플(208)의 표면 상으로의 레이저 빔의 집속이 가능하게 한다. 모션 스테이지(214)의 X-Y 축을 따르는 운동은 레이저 빔이 CPB 컬럼 스캔 래스터(예를 들어, CPB(206)에 의해 정의된 축)에 대하여 위치될 수 있도록 한다. 레이저 광학소자의 기울기는 진공 챔버(202) 상의 플랜지(flange)의 구조에 의해 결정된다. 일부 실시예에서, 틸트 스테이지는 (X-Y-Z 모션 스테이지와 함께 동작하며) 사용될 수 있다.
레이저(232)는 이색성 미러(224)를 부분적으로 통과하는 레이저 빔(218)을 생성한다. 본원에 개시된 공정이 약 500 nm 내지 약 800 nm의 파장에서 작용하는 것으로 나타내고 있지만, 500 nm 이하의 가시 및/또는 UV 파장이 작용될 수 있다. 일 실시예에서, 532 nm의 파장을 갖는 레이저 빔이 사용되었다. 미러(224)에서 반사된 광은 도 2에서 아래쪽(미도시)을 향한다. 릴레이 미러(222)는 레이저 광을 액추에이터(223) 상에 장착된 스캐닝 미러(220)에 반사시켜 레이저 빔이 레이저 광학소자(212)에 입사되는 위치 및 방향을 변화시킴으로써, UNCD 샘플 및 관심 샘플에서의 레이저 빔의 위치를 변화시킨다. 샘플(208)로부터의 광은 레이저 광학소자(212)를 통해 다시 통과하고, 스캐닝 미러(220) 및 그 다음의 릴레이 미러(222)에서 반사된다. 이러한 광의 일부는 또한 이색성 미러(224)에서 반사되고, 광 섬유(228)의 입구로 광(238)을 집속시키는 렌즈(226)를 통해 분광계(230)로 이어진다. 분광계(230)는 다양한 유형의 광학 분광을 수행하기 위해 광 섬유(228)로부터의 입사광을 성분 주파수(파장)으로 분리할 수 있다. 샘플(208) 상에 레이저 빔(240)을 정렬시키는 것은 (모션 스테이지(214, 216)를 이용하여) 미러(222, 220) 및 레이저 광학소자(212)를 반복적으로 정렬하는 것을 필요로 한다. CPB 진공 챔버 내에 레이저 빔을 위치시키는 시스템은 예를 들어 스트로 등(Straw et al)의 미국 특허 번호 제8,766,213호, "Automated Method for Coincident Alignment of a Laser Beam and a Charged Particle Beam"에 개시되며, 이는 모든 목적을 위해 본 명세서에 참고 문헌으로서 인용된다. 일부 실시예에서, 레이저 및 관련 광학소자가 진공 챔버(202) 외부에 도시되어 있지만, 레이저는 진공 챔버(202) 내에 위치될 수 있으며 진공 챔버에 대한 레이저의 임의의 물리적 위치는 본 발명 및 본 명세서에서 고려된 범위 내에 있다.
검출기(207)는 샘플(208)에 의해 방출될 수 있는 2차 전자(SEs), 후방산란 전자(BSEs), 또는 SE 및 BSE 모두를 검출할 수 있다. SE 및/또는 BSE의 검출은 샘플 표면과 같은 샘플(208)의 이미징을 가능하도록 하며, CPB(206)에 대응하여 생성될 수 있다.
하나 이상의 프로세서(250)는 컬럼(204), 검출기(207), 레이저(232), 액추에이터(223), 분광계(230)뿐만 아니라 전동(motorized) 스테이지 등과 같은 시스템(200 또는 300)의 다양한 구성요소에 연결된다. 비-일시적 기계 판독 가능 저장 매체(252)는 CPB 시스템(200)에 대한 실행 가능한 명령을 포함할 수 있다. 이러한 실행 가능 명령들이 실행될 때, 하나 이상의 프로세서(250)는 CPB(206)의 생성, 레이저(232)의 작동, 스캐닝 미러(220)의 경사 및 분광계(230)의 제어 등과 같은 시스템 동작의 다양한 양상을 제어할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 비-일시적 기계 판독 가능 저장 매체(252)는 방법들(100, 500 및/또는 1200)과 같은 본 명세서에 개시된 방법들 중 하나 이상을 수행하기 위한 실행 가능한 명령들을 포함한다. 이러한 실시예들에서, 실행 가능 명령은 하나 이상의 프로세서(250)에 의해 실행될 때, 방법의 단계들을 수행하기 위한 시스템(200)의 구성요소들을 조정 및 지시한다.
일
실시예의
시스템 다이어그램
도 3은 광 시스템과 하전 입자 빔 시스템의 조합에 대한 예시적인 시스템 (300)을 나타낸다. 시스템(300)은 (도 2의) 시스템(200)과 유사하지만 두번 째 CPB (306)를 생성하는 추가적인 하전 입자 광학 컬럼(304)을 갖는다. 도 2의 구성 요소와 동일한 도 3의 구성 요소는 동일한 참조 번호로 참조된다. 통상적으로, CPB(206)가 전자 빔이면, CPB(306)는 이온 빔(306)이 될 것이다. 두 개의 서로 다른 하전 입자 빔을 생성하는 두 개의 컬럼을 갖는 시스템은 일반적으로 "이중 빔 시스템"으로 불린다.
본 명세서에 개시된 정렬 방법은 CPB(206) 및 레이저 빔(240), 및/또는 CPB(306) 및 레이저 빔(240)을 정렬하는 데 사용될 수 있다. 일반적으로, 이중-빔 시스템에서, 두 개의 CPB 사이의 정렬은 FIB 밀링 작업을 수행한 다음, SEM을 사용하여 밀링 작업의 결과를 이미징 함으로써 달성될 수 있다. 그러나, 빔 206 및 빔 240을 정렬한 다음 빔 306 및 빔 240을 정렬하는 것도 가능하며, 결과적으로 빔 206 및 빔 306은 서로 정렬된다. 이러한 간접 정렬 방법은 FIB 밀링이 불가능하거나 권장되지 않는 샘플에 유용할 수 있다.
일
실시예를
위한
SEM
이미지
도 4는 본 명세서에 개시된 실시예에 따라 레이저 빔 및 CPB에 의해 동시에 조명되는 UNCD를 포함하는 IA의 SEM 이미지(400)를 나타낸다. 광 중심 영역(402) 및 광의 첫번째 링(406) 뿐만 아니라 링(406)을 둘러싼 다른 동심의 링을 생성하는 콘트라스트 메카니즘은 CPB(206)가 도달할 때 UNCD의 동일한 표면 상에 레이저 빔의 광자의 도달에 의해 유도된 SE 방출의 향상이다. 이러한 문맥에서 "콘트라스트"는 광자에 의해 조명되는 영역으로부터의 신호와 광자에 의해 조명되지 않는 주변 영역으로부터의 신호의 비율이다. 이론에 국한되진 않지만 SE 방출의 레이저 향상 효과는 UNCD의 충전 특성을 국부적으로 변경시키는 레이저 조사로 인해 발생한다고 믿어진다. 상기 SE 방출 향상 효과를 나타내는 또 다른 물질은 알루미늄 산화물 및 양극산화된 알루미늄, 마그네슘 산화물, 니켈 산화물, 구리 산화물을 포함하거나, 또는 IA가 제1재료의 층을 포함하고, 상기 층이 캘리브레이션 표면을 제공한다. 캘리브레이션 표면은 IA의 "활성층"을 나타낸다. 상기 층은 광 빔의 존재 하에서 하전 입자 빔의 충돌 시 2차 방출을 향상시킨다는 의미에서 "활성"이다. 활성층은, 예를 들어, UNCD, 레이저 다이오드가 제조되는 반도체, 또는 조명되는 광의 존재 하에서 2 차 방출을 향상시키는 다른 재료를 포함할 수 있다. 이러한 물질의 SE 방출 향상은 몇 초 동안 지속된다. UNCD 물질은 SE 방출 및 검출을 사용하여 SEM 이미지에서 "지연(lag)"을 줄이거나 없애기 위해 선호되는 훨씬 짧은 향상 시간을 갖는 것이 특징이다. 긴 지연 시간은 레이저 위치, 레이저 초점, 샘플 높이 또는 위치 등과 같이 매개 변수가 변경될 때 이미지를 "흐릿하게(blurring)" 할 수 있으므로 정렬 보조 장치의 작동 속도가 느려진다. UNCD 재료는 다른 재료보다 훨씬 큰 SE 방출 향상 효과를 보여준다. UNCD 물질의 사용의 또 다른 이점은 SE 방출의 향상이 레이저 빔의 세기에 의존하는 것처럼 보인다는 것이다 - 이것은 그레이 스케일 이미지인 도 4에서 볼 수 있는데, 중앙 스폿(402)이 에어리 디스크(Airy disk) 이론으로부터의 더 낮은 광 세기를 갖는 것으로 알려진 링(406)보다 밝다. 도 4는 도시된 에어리 (Airy) 디스크를 생성하기 위해 작은 원형 개구에 의해 제한되었던 532 nm 레이저 광을 사용하여 생성되었다. 이미지에서 줄무늬(streaks)는 UNCD 샘플 표면의 긁힘으로 인한 것이다. SE 방출 향상 효과는 SEM 및 집속 이온 빔을 사용하여 실험적으로 관찰되었다. UNCD 샘플은 전형적으로 (예를 들어, 블록 110에서와 같이) 관심 샘플의 부재 시 샘플 홀더 또는 (블럭 120에서와 같이) 관심 샘플 옆에 로딩될 수 있는 작은 박막이다.
일
실시예의
흐름도
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 CPB 시스템의 진공 챔버 내부의 유센트릭(eucentric) 샘플 위치에서 광 빔을 정렬 및 집속하기 위한 방법 (500)의 흐름도이다. 방법 (500)은 예를 들어 시스템 (200 및/또는 300)에 의해 구현될 수 있다.
방법 (500)은 블럭 510 또는 블럭 520에서 시작될 수 있다. 블럭 510에서, 레이저 다이오드(LD)가 샘플 홀더에 바로 부착되고, 관심 샘플은 아직 샘플 홀더 내로 로딩되지 않는다. 대안적으로, 블록 520에서, LD는 관심 샘플의 측면 상에 설정되어, LD 및 관심 샘플이 모두 샘플 홀더 상에 동시에 로딩된다
블록 530에서, 샘플 스테이지(610)(도 6 참조)와 같은 샘플 스테이지는 LD를 유센트릭(eucentric) 높이로 설정하기 위해 수직으로 이동된다.
블록 540에서, LD는 레이저 빔이 LD 상으로 지향되는 것과 동시에 SEM을 사용하여 이미징된다. SEM은 집속된 1차 전자 빔으로 LD를 조명한다. 1차 전자 빔의 충돌로 인해, 음극선 발광 및/또는 광발광이 LD에서 유도될 수 있으며, 이는 도 6에서 설명된 바와 같이 검출되는 광의 방출을 일으킨다. LD에 입사되는 레이저 광과 LD를 주사하는 전자 빔 사이의 상호 작용으로 인해, LD상의 레이저 빔 스폿의 이미지(도 7 참조)가 얻어진다. 도 9 내지 도 11은 이미징 콘트라스트의 원인을 설명하는 그래프를 보여준다.
다음으로, 블록 550에서, LD에 대해 수직으로 초점 높이를 조정함으로써 최상의 초점을 생성하도록 레이저 광학소자들이 조정된다. 이 과정은 도 7에서와 같이 레이저 스폿의 실시간 이미지를 이용하여 레이저 광학 소자들이 가장 작은 (및 가장 밝은) 중심 스폿(702)을 생성하도록 조정되도록 한다. 블럭 550에서, LD (및 관심 샘플)은 아직 유센트릭(eucentric) 높이에 있지 않을 수 있음에 유의해라.
블록 555에서, 레이저 광학 소자들은 SEM의 스캔 필드의 중심에서 레이저 집속 위치를 위치시키도록 조정된다. 레이저는 CPB에 레이저를 정렬하기 위해 샘플의 수평 X-Y 평면에 정렬된다. 이 정렬 절차는 레이저 빔이 레이저 광학 소자들의 축 상을 지나고 레이저 광학 소자의 축과 평행을 이루며 CPB와 일치하는 유센트릭(eucentric) 높이의 샘플에 집속하도록 한다.
X-Y에서의 정렬은 블록 560에서 계속되고, LD (및 방법 (500)이 블록 520에서 시작하는 경우 관심 샘플)는 유센트릭(eucentric) 높이까지 수직으로 이동되고, 따라서 레이저 초점은 레이저 초점을 유센트릭(eucentric) 높이에 위치시키는 레이저 광학소자들에 의해 조정된다.
블록 570 또는 블록 580은 이제 블록 560을 종료한 후에 시작된다. 방법 (500)이 블럭 510에서 시작되는 경우 블록 580이 블럭 560 이후에 시작되며, (관심 샘플 없이) 단지 LD 만이 초기에 샘플 홀더 상에 로딩된다. 따라서, 블록 580에서, LD가 제거되고, 관심 샘플이 샘플 홀더로 로딩된다. 방법 (500)이 블록 520에서 시작되는 경우 블록 570이 블록 560 이후에 시작되며, LD 및 관심 샘플 모두를 초기에 샘플 홀더에 로딩한다. 따라서, 이 경우, (관심 영역 ROI를 포함하는) 관심 샘플을 SEM의 FoV로 이동시키기 위해 샘플 스테이지(610)를 사용하는 것만이 필요하다.
이제 블럭 585으로 진행하여 샘플 스테이지(610)가 (ROI를 갖는) 관심 샘플을 유센트릭(eucentric) 높이에 위치시키도록 수직으로 이동된다.
방법(500)은 블록 590에서 완료되며, 여기서 레이저 빔은 정렬되고 CPB 컬럼 (604)으로부터의 전자 빔 및/또는 이온 빔 (606)과 일치하는 유센트릭(eucentric) 높이에서 관심 샘플에 집속된다.
일
실시예의
시스템 다이어그램
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 결합 광 및 CPB 시스템(600)의 개략도를 나타낸다. 광은 공기와 진공 모두를 통과할 수 있지만 일반적으로 하전 입자는 산란으로 인해 공기를 통과할 수 없으므로, 진공 챔버(602)는 샘플(608), (CPB(606)를 생성하는) 하전 입자 컬럼(604) 및 레이저 광학소자(607)를 포함하도록 구성된다. 동일한 펌핑 구성이 도 2의 챔버(202)와 같이 적용된다. LD 샘플(도 7 참조) 및 관심 샘플은 다양한 선형 축을 따라 및/또는 상이한 회전 축에 대하여 이동 가능하게 하여 샘플(608)을 CPB(606) 및 레이저 빔(634)의 하부에 위치시키는 것을 용이하게 하는 샘플 스테이지(610)에 장착된다. 검출기(609)는 SE, BSE 또는 둘 모두를 검출할 수 있다.
레이저 광학소자(607)는 뷰포트(viewport)가 레이저(630)로부터의 레이저 빔(634)의 내측 통과 및 LD 또는 관심 샘플로부터의 광의 외측 통과를 허용하도록 배치되는, 챔버(602)의 벽으로부터 내측으로 연장되어 도시된다. 광(618)은 이색성 미러(624)를 통과하여 검출기(632)에 의해 수집되는 반면, 레이저(630)로부터의 광(634)은 이색성 미러(624)에서 부분적으로 반사되어 도 6의 좌측 방향으로 통과하여 챔버(602) 내로 유입된다. 레이저 광학소자(607)는 컬럼(604) 및 샘플(608) 사이에 위치한 포물선 포커싱 미러를 포함한다 - 작은 홀이 광학소자(607) 내에 위치(미도시)되어 컬럼(604)으로부터 샘플(608)에 CPB(606)가 통과할 수 있도록 한다. 포물선 미러의 초점은 대략 CPB(606)와 샘플(608)의 표면의 교차점에 있다. 레이저 빔(634)은 (미러(624)로부터 반사된 후에) 우측으로부터 챔버(602)로 입사되고, 포물선 미러에 의해 샘플(608)의 표면 상에 집속된다. 포물선 미러 상에 입사된 표면으로부터 방출된 광은 챔버(602) 밖으로 통과하는 평행 광 빔(618)으로서 반사될 것이다. 광 빔(617)은 미러(624)를 통해 부분적으로 투과되고 검출기(632)에 의해 검출된다.
하나 이상의 프로세서(650)는 전동 스테이지뿐만 아니라 컬럼(604), 레이저(630), 분광계(632)와 같은 시스템(600)의 다양한 구성요소에 연결된다. 비-일시적 기계 판독 가능 저장 매체(652)는 CPB 시스템을 위한 실행 가능한 명령을 포함할 수 있다. 이러한 실행 가능한 명령이 실행될 때, 하나 이상의 프로세서(650)는 빔(606)의 생성, 레이저(630) 및 분광계(632)의 동작 등과 같은 시스템 동작의 다양한 양상을 제어하게 된다.
레이저 다이오드로부터의 광학 이미지
7은 본 발명의 일 실시예에 따라 레이저 빔으로 조명하는 동시에 전자 빔으로 스캐닝되는 LD 샘플로부터 방출된 음극선발광 광으로부터 형성된 광학 이미지(700)를 나타낸다. 이미지(700)를 생성하는 메커니즘은 다음과 같다. 예를 들어, 입사 레이저 빔(618)의 파워는 레이저 발진 임계치 바로 아래에서 LD를 여기시키도록 조정되며, 초선형 출력 스케일링(도 9 내지 도 11 참조)은 전자 빔(606)으로부터의 작은 부가적 파워 입력이 레이저 빔의 위치에 대응되는, 결합된 전자 빔 및 레이저 빔 여기를 수신하는 영역으로부터 더 밝은 광 방출 신호를 생성하도록 한다. 그러므로, 광 검출기(632)는 레이저 스폿의 이미지를 생성하는 데 사용될 수 있어, 사용자가 SEM의 FoV에 여기 영역을 대략 중심에 맞추기 위한 광학 정렬을 조정할 수 있게 한다. 영역(704)은 레이저 빔(618)의 영역 밖에 있고, 초선형 출력 스케일링이 없기 때문에 더 어둡다.
전자 및 레이저 빔의 상호작용
도 8은 양자 우물 레이저에 충돌하는 여기 볼륨(804)을 갖는 전자 빔(803) 및 여기 볼륨(802)을 갖는 레이저 빔(801)을 나타내는 도면(800)이다. 양자 우물 레이저는 양자 구속(quantum confinement)이 발생하는 (상이한 물질들의 박막들이 적층되어 있는) 소자의 활성 영역이 매우 좁은 LD이다. LD는 (실리콘과 달리) 효율적으로 광을 방출할 수 있는 화합물 반도체 재료 (예를 들어, GaAs, AlGaAs, InGaAs 등)을 사용하여 형성될 수 있다. 양자 우물 LD에서 방출되는 광의 파장은 활성 영역의 폭(두께)에 의해 결정된다. 따라서, 특정 반도체 재료를 사용하는 종래의 LD보다 훨씬 더 긴 파장이 양자 우물 LD로부터 얻어질 수 있다. 양자 우물 LD의 효율은 상태 밀도 함수의 단계적 형태로 인해 종래의 LD보다 더 크다.
층(806)은 도시된 양자 우물(816)의 3개의 층(808-812)을 보호하는 표면층이다. 층들(808 및 812)은 GaAs를 포함할 수 있는 반면, 중심층(810)은 AlGaAs를 포함할 수 있다. 본 발명의 범위 내의 양자 우물을 포함하는 박막의 다른 구조는 GaAs의 층들(808 및 812) 사이에 매립된 InGaAs의 박막(810)(양자 우물)을 포함할 수 있지만, 이에 한정되진 않는다. 다른 양자 우물은 AlGaAs의 층들(808 및 802) 사이에 매립된 GaAs의 박막(810)을 포함할 수 있다. 층들(806-812)은 기판(814) 상에 증착되고 기판(814)에 의해 지지된다. 전자 빔 여기 볼륨(804)은 일반적으로 입사 전자 빔(803)의 지름보다 훨씬 더 크다는 것을 유의해라. 그러나, 레이저 여기 볼륨(802)의 크기는 일반적으로 전자 빔 여기 볼륨(804)보다 크다. 일반적으로, 이미지(700)의 해상도는 레이저 상호작용 볼륨(802)의 직경이 아니라 전자 빔 상호작용 볼륨(804)의 직경에 의해 영향을 받는다.
초선형
출력 스케일링
도 9 내지 도 11은 도 6과 같은 실시예의 초선형 출력 스케일링 이미징 방법을 나타내는 3개의 그래프를 도시한다. 입사 레이저 빔(618)의 파워는 레이저 발진 임계치 바로 아래에서 LD를 여기시키도록 조정되며, 초선형 출력 스케일링은 전자 빔(606)으로부터의 작은 부가적 파워 입력이 레이저 빔의 위치에 대응되는, 결합된 전자 빔 및 레이저 빔 여기를 수신하는 영역으로부터 더 밝은 광 방출 신호를 생성하도록 한다. 그러므로, 광 검출기(632)는 레이저 스폿의 이미지를 생성하는 데 사용될 수 있어, 사용자가 SEM의 FoV에 여기 영역을 대략 중심에 맞추기 위한 광학 정렬을 조정할 수 있게 한다. 영역(704)은 레이저 빔(618)의 영역 밖에 있고, 초선형 출력 스케일링이 없기 때문에 더 어둡다.
도 9는 도 6과 같은 실시예에 따라 샘플이 레이저 빔에 의해서만 조명될 때 레이저 파워(904)에 대해 도시된 적분 레이저 다이오드 세기(카운트/s)(902)의 그래프(900)이다. 본 실시예에서, LD는 수평축(904)을 따라 플로팅된(plotted) 레이저 출력을 갖는 442 nm 레이저 광에 의해 조명된다. 약 400 μW까지 LD에서 관찰 가능한 발광이 없음에 유의해라. 약 700 μW의 레이징 임계 파워(도 10 및 도 11 참조)에서, LD로부터의 레이징 시작에 대응하여 광 방출이 급격히 증가한다. 선 908은 700 μW의 레이저 입력 파워을 위한 적분 레이저 세기를 나타내며, 점 910은 선들 906 (700 μW) 및 908의 교차점이다.
도 10은 샘플이 도 6과 같은 실시예에 따라, 5 keV 전자 빔에 의해서만 조명될 때 전자 빔 전류(1004)에 대해 플로팅된 적분 레이저 다이오드 세기(카운트/s)(1002)의 그래프(1000)이다. 전자 빔 전류가 25 nA 이상(선 1006)까지, 실질적으로 LD로부터의 광 방출이 관측되지 않는다. 선 1008은 25 nA 전자 빔 전류에 대해 관측된 광 세기에서 축(1002)과 교차한다 - 점 1010은 선 1006 및 선 1008의 교차점(25 nA 빔 전류)으로서, LD가 5 keV 전자의 25 nA(125 μW 총 빔 파워는, 3개의 LD층(808-812)의 외측으로 연장되는 전자 여기 볼륨의 일부 영역을 나타내는 도 8에서 볼 수 있는 바와 같이 LD에 완전히 흡수되지 않음)에 의해서만 조명될 때의 광 세기를 나타낸다.
도 11은 샘플이 도 6과 같은 실시예에 따라, 442 nm 레이저 빔(700 μW) 및 5 keV 전자 빔에 의해 동시에 조명될 때 전자 빔 전류(1104)에 대해 플로팅된 적분 레이저 다이오드 세기(카운트/s)(1102)의 그래프(1100)를 나타낸다. 적분 세기 축(1102)의 값은 그래프 900 또는 그래프 1000의 어느 것보다 10배 더 높다. 따라서, 442 nm 레이저 광과 5 keV 전자 모두의 이중 여기는 초선형 출력 스케일링을 나타낸다. 카운트/s의 도 11에 도시된 절대 값은, 광을 수집하는 데 사용되는 장치의 광학 구성요소에 사용된 특정 설정 장치의 수집 효율의 함수라는 것을 유의해라.
실시예들의
흐름도
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 CPB 시스템의 진공 챔버 내부의 유센트릭 샘플 위치에서의 광 빔의 정렬 및 집속을 위한 방법(1200)의 흐름도이다.
방법(1200)은 블록 1210 또는 블록 1220에서 시작될 수 있다. 블록 1210에서, IA는 샘플 홀더에 직접 부착되지만 관심 샘플은 아직 로딩되지 않는다. IA의 예들로는 UNCD, LD, 또는 알루미나 또는 양극 산화된 알루미늄, 마그네슘 산화물, 니켈 산화물, 및 구리 산화물을 포함하는 (수 초 정도의) 단시간 주기 동안 전하를 유지할 수 있는 물질을 포함하지만, 이에 한정되진 않는다. 대안적으로, 블록 1220에서, IA는 관심 영역에 인접한 샘플의 영역 상에 증착될 수 있다.
블록 1230에서, 샘플 스테이지는 유센트릭 높이에서 IA를 위치시키기 위해 수직으로 이동한다.
다음으로, 블록 1240에서, IA는 IA 상으로 레이저 빔을 지향함과 동시에 SEM을 사용하여 이미징된다. SEM은 집속된 1차 전자 빔으로 IA를 조명한다. 1차 전자 빔의 충돌로 인해, 2차 전자(SEs), 후방 산란 전자(BSEs), 또는 방출된 음극선발광(cathodoluminescence) 또는 광발광(photoluminescence)에 기인한 광자(photons)와 같은 2차 방출은 검출기로 수집되며, 1차 빔은 래스터(raster) 패턴으로 샘플을 가로질러 스캔된다. IA를 조명하는 레이저 광 및 IA를 가로지르는 전자 빔 스캐닝 사이의 상호 작용으로 인해, (예를 들어, 400 또는 700과 같은) IA에서의 레이저 빔 스폿의 이미지가 얻어진다.
블록 1250에서, 레이저 광학소자는 IA에 대하여 수직으로 초점을 조정함으로써 최상의 초점을 생성하도록 조정된다. 레이저는 CPB에 레이저를 정렬하도록 하기 위해 샘플의 X-Y 평면에 정렬된다. 이러한 X-Y 정렬 절차는 레이저 빔이 레이저 광학소자의 축에 평행하고 레이저 광학소자의 축 상을 통해 진행하며, CPB와 일치하는 유센트릭 높이에 있는 샘플에 집속될 수 있도록 한다.
블록 1255에서, 레이저 광학소자는 SEM의 스캔 필드의 중앙에 레이저 초점 위치가 위치하도록 조정된다. 레이저는 CPB에 레이저 정렬이 되도록 IA 평면에서 정렬된다.
정렬은 블록 1260에서 계속되며, 여기서 IA (및 방법(1200)이 블록 1220에서 시작되는 경우 관심 샘플)는 유센트릭 높이까지 수직으로 이동되고, 따라서 레이저 초점은 유센트릭 높이에 레이저 초점이 위치하도록 레이저 광학 소자에 의해 조정된다. 블록 1255 및 1260에서의 이러한 정렬 절차는 레이저 빔이 레이저 광학소자의 축에 평행하고 레이저 광학소자의 축 상을 통해 진행하며, CPB와 일치하는 유센트릭 높이에 있는 샘플에 집속될 수 있도록 한다.
블록 1270 또는 블록 1280은 블록 1260이 종료된 후 시작된다. 블록 1280은 방법(1200)이 블록 1210으로부터 시작하여 (관심 샘플 없이) IA만이 초기에 샘플 홀더 상에 로드된 경우, 블록 1260 다음에 수행된다. 따라서, 블록 1280에서 IA는 제거되고 관심 샘플이 샘플 홀더에 로딩된다. 방법(1200)이 블록 1220으로부터 시작하여 IA 및 관심 샘플 모두가 초기에 샘플 홀더 상에 로드되는 경우, 블록 1270이 블록 1260 다음에 수행된다. 따라서, 이 경우에 SEM의 화각(FoV) 내로 관심 영역을 이동시키기 위해 샘플 스테이지(210)만을 사용할 필요가 있다.
다음으로, 블록 1285에서, 샘플 스테이지는 (ROI를 갖는) 관심 샘플을 유센트릭 높이에 위치시키도록 수직으로 이동된다.
방법(1200)은 블록 1290에서 완료되며, 여기서 레이저 빔은 하전 입자 컬럼으로부터 전자 빔 및/또는 이온 빔과 일치하는 유센트릭 높이에서 관심 샘플에 정렬되고 집속된다. 방법(1200)은 유센트릭 위치에서 전자 빔과 레이저를 정렬하는 것을 기술하고 있지만, 방법(1200)은 유센트릭 위치 및 유센트릭 높이에 정렬하는 것에 한정되지 않으며, 또한 집속된 레이저로 한정되지도 않는다.
방법 100, 500 및 1200은 200, 300 및 600과 같은 실시예에서 수행될 수 있다. 방법 100, 500 및 1200을 수행하기 위한 다른 실시예 또한 본 발명의 범위에 속한다.
상기 실시예는 워크피스 상의 광 빔 입사 영역을 가시화하기 위해 CPB를 사용하는 것을 설명한다. 광 빔 및 CPB를 정렬하기 위해 광 빔을 가시화할 수 있지만, 광 빔은 또한 광 빔을 워크피스 표면 상의 특징부와 정렬하는 것과 같은 다른 목적을 위해 가시적으로 랜더링될 수 있다. 예를 들어, 광 빔은 전하 조절, 샘플 처리 또는 광산출(photoyield) 분광법을 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 레이저, LED 또는 UV 램프일 수 있는 적합한 광원이 응용분야에 따라 달라질 것이다. 상술한 실시예는 광 빔의 입사 영역을 하전 입자 빔의 입사 영역과 일치하도록 조정하는 것을 설명하였지만, 하전 입자 빔의 입사 영역의 위치를 광 빔과 일치시키도록 조정할 수 있다. 다음은 본 발명에 따른 추가적으로 열거된 실시예들이다.
13은 캘리브레이션 표면에서 광 빔의 특성을 결정하는 방법(1300)의 흐름도이다. 단계 1302에서, 캘리브레이션 표면의 영역이 광 빔으로 조명된다. 빔은 예를 들어, 레이저 빔, 가시광 빔, 자외선 빔, 또는 레이저 소스, LED 또는 UV 램프로부터의 빔과 같은 다른 유형의 빔일 수 있다. 단계 1304에서, 하전 입자 빔은 광 빔은 광 빔에 의해 조명된 캘리브레이션 표면의 영역 상으로 스캐닝된다. 바람직하게는, 상기 빔은 광 빔에 의해 조명되는 영역의 일부 또는 전부를 포함하는 영역에 걸쳐 스캐닝되고 또한 광 빔에 의해 조명되지 않은 영역에 걸쳐 포함된다. 조명된 영역과 비조명된 영역 사이의 경계는 2차 방사선을 사용하여 형성된 이미지 상에서 가시적으로 볼 수 있다. 즉, 일반적으로 조명된 영역 중 하나의 영역은 이미지의 다른 영역보다 밝아지고, 밝은 영역과 어두운 영역 사이의 선은 조명의 경계를 나타낸다. 대전 입자 빔은 예를 들어, 전자 빔 또는 이온 빔일 수 있다.
단계 1306에서, 하전 입자 빔의 입사에 대응하여 상기 영역으로부터 방출된 2차 방사선이 수집된다. 2차 방사선은 예를 들어, 2차 전자, 후방산란 전자 또는 광자일 수 있다. 단계 1308에서, 캘리브레이션 표면에서 광 빔의 특성은 광 빔에 의해 조명되는 하전 입자 빔에 의해 타격되는 영역들과, 광 빔에 의해 조명되지 않고 하전 입자 빔에 의해 타격되는 영역들 사이의 2차 방사선 차이로부터 결정된다.
상기 특징은 예를 들어 빔의 위치 또는 빔의 세기일 수 있다. 캘리브레이션 표면은 이미징 보조물로서 기능하여, 입사된 하전 입자 빔에 대응하여 방출되는 2차 방사선을 변경함으로써 광 빔 영역에 의해 조명된 캘리브레이션 영역이 가시화되도록 한다. 예를 들어, 캘리브레이션 표면이 UNCD, 알루미늄 산화물, 양극산화 알루미늄, 마그네슘 산화물, 니켈 산화물, 또는 구리 산화물을 포함하는 경우, 광 빔에 의해 조명된 영역과 광 빔에 의해 조명되지 않은 영역으로부터 하전 입자 빔의 입사에 대응하여 방출되는 2차 전자의 수는 서로 상이할 것이며, 이에 따라 조명된 영역을 하전 입자 빔 이미지에서 볼 수 있게 된다. 다른 예로서, 캘리브레이션 표면이 레이저 다이오드를 포함하는 경우, 광 빔에 의해 조명된 영역과 광 빔에 의해 조명되지 않은 영역으로부터의 하전 입자 빔에 대응하여 방출되는 광의 세기는 상이할 것이며, 이에 따라 조명된 영역을 하전 입자 빔 이미지에서 볼 수 있게 된다. 조명된 광의 세기가 조명된 영역에 대하여 변하는 경우, 하전 입자 빔에 대응하여 방출된 2차 방사선은 조명 빔의 세기에 따라 변할 수 있고, 그에 따라 조명 광의 세기의 맵(map)을 제공할 수 있다.
캘리브레이션 표면의 상이한 영역들 사이의 2차 방사선의 차이를 관찰함으로써, 하전 입자 빔에 대한 캘리브레이션 표면 상의 광 빔의 위치가 결정될 수 있다. 하전 입자 빔의 위치에 대한 광 빔의 위치를 결정하면, 두 개의 빔을 정렬하고 광 빔을 집속시킬 수 있다. 빔은 일반적으로 유센트릭 포인트에서 정렬된다. 캘리브레이션 표면의 다른 영역들 사이의 2차 방사선의 차이는 또한 광 빔이 언제 포커싱되어 있는지를 결정하는 데 사용될 수 있고, 상기 빔들은 원하는 지점에서 정렬되고 집속될 수 있다.
제1실시예는 CPB 시스템의 샘플 챔버에서 광 빔을 관찰하는 방법으로서, 상기 샘플 챔버 내부에 IA를 제공하는 단계를 포함하며, 상기 IA는 하전 입자의 제2빔에 의해 조사되고 있는 캘리브레이션 표면의 임의의 영역을 제1광 빔으로 조명하는 것이 상기 제2빔이 캘리브레이션 표면으로부터 방출되도록 하는 2차 방사선의 세기를 변화시키도록 구성된 캘리브레이션 표면을 갖는다; 상기 제2빔이 상기 영역을 조사하고 상기 영역으로부터의 2차 방사선의 방출을 유도하는 동안 캘리브레이션 표면의 영역을 제1빔으로 조명하는 단계를 포함하며, 2차 방사선은 광, 2차 전자 또는 후방산란 전자일 수 있다; 검출기를 사용하여 2차 방사선의 세기를 측정하는 단계; 시간의 함수로서 2차 방사선의 세기의 값을 전달하는 측정에 기초하여 전자 신호를 생성하는 단계; 및 상기 전자 신호를 분석하여 제1빔의 정렬 특성 값을 결정하는 단계를 포함한다.
제2실시예는 제1실시예의 방법으로서, 캘리브레이션 표면을 가로지르는 패턴을 따라 제2빔을 스캐닝함으로써 캘리브레이션 표면의 2차 방사선 이미지를 획득하는 단계를 더 포함하며, 제2빔이 상기 영역을 조사하는 동안 제1빔으로 상기 영역을 조명하는 것은 제2빔이 상기 영역을 스캐닝하는 동안 제1빔으로 상기 영역을 조사하는 단계를 포함한다.
제3실시예는 제2실시예의 방법으로서, 캘리브레이션 표면의 2차 방사선 이미지는 상기 영역 상에 중첩된 제1빔의 빔 스폿의 이미지를 포함한다; 정렬 특성의 값을 결정하는 단계는 2차 방사선 이미지 및 빔 스폿의 이미지를 분석하는 단계를 포함한다.
제4실시예는 제3실시예의 방법으로서, 2차 방사선 이미지 및 빔 스폿의 이미지를 분석하는 단계는 이미지 인식 소프트웨어를 사용하여 2차 방사선 이미지 및 빔 스폿의 이미지를 분석하는 단계를 포함한다.
제5실시예는 제3실시예의 방법으로서, 이미지 콘트라스트는 광에 의해 조명되는 영역으로부터의 신호와 광이 조명되지 않는 주변 영역으로부터의 신호의 비율이다.
제6실시예는 제1실시예의 방법으로서, 정렬 특성의 값은 빔이 상기 영역을 조명하는 동안 제1빔의 정렬 특성의 제1값이며, 제2기선택 값에 제1빔의 정렬 특성 값을 변화시킬 수 있는 레이저 빔 시스템에 제1조정을 계산하기 위하여 정렬 특성의 제1값을 사용하는 단계; 제1조정을 수행하는 단계; 및 CPB 시스템에 의한 연속적인 분석 및/또는 공정을 위한 선택된 샘플 위치가 캘리브레이션 표면에 인접하도록 샘플 챔버 내에 샘플을 위치시키는 단계를 더 포함한다.
제7실시예는 제6실시예의 방법으로서, 캘리브레이션 표면을 샘플 챔버의 유센트릭 높이에 위치시키는 단계를 더 포함하며, 정렬 특성의 제1값은 제1빔이 상기 영역을 조명하는 동안 제1샘플의 빔 스폿의 위치를 포함한다; 정렬 특성의 제2값은 캘리브레이션 표면에 인접한 유센트릭 높이에 위치된 샘플 상의 빔 스폿의 위치이다; 기선택된 값은 샘플의 위치를 포함한다; 제1조정을 수행하는 단계는 빔 스폿이 대략 샘플 위치의 중심에 위치하도록 제1빔을 이동시키는 단계를 포함한다.
제8실시예는 제7실시예의 방법으로서, 캘리브레이션 표면의 영역을 조명하는 단계는 제1빔을 포커싱 광학소자를 통과시키고 포커싱 광학소자가 제1빔을 캘리브레이션 표면 상에 지향시키고 집속시키는 단계를 포함하며, 전자 신호를 분석함으로써 상기 영역의 조명 동안 포커싱 광학소자의 작동 거리의 값을 결정하는 단계; CPB 시스템의 제1빔을 대략 유센트릭 높이에 집속시키는 작동 거리의 조정을 포함하는 제2조정을 계산하기 위해 작동 거리의 값을 사용하는 단계; 및 제2조정을 수행하는 단계를 더 포함한다.
제9실시예는 제1실시예의 방법에 있어서, 상기 CPB 시스템에 의한 분석 및/또는 처리를 위해 선택된 관심 영역에 인접한 위치에서 샘플의 표면 상에 배치된 박막으로서 상기 IA를 제공하는 단계를 더 포함한다.
제10실시예는 제1실시예의 방법에 있어서, 2차 방사선의 방출은 2차 전자 및/또는 후방산란 전자의 방출을 포함한다.
제11실시예는 제1실시예의 방법에 있어서, 제1빔은 레이저 빔, LED 또는 UV 램프를 포함한다.
제12실시예는 제11실시예의 방법에 있어서, 레이저 빔의 파장은 UV 내지 근적외(near-IR)의 범위를 갖는다.
제13실시예는 제1실시예의 방법에 있어서, 상기 제2빔은 집속 이온 빔을 포함한다.
제14실시예는 제1실시예의 방법에 있어서, 2차 방사선의 방출은 10 nm보다 긴 파장을 갖는 전자기 방사선의 방출을 포함한다.
제15실시예는 제14실시예의 방법에 있어서, 2차 방사선의 방출은 상기 영역의 음극선발광에 의해 야기된 가시광의 방출을 포함한다.
제16실시예는 제1실시예의 방법에 있어서, 캘리브레이션 표면에서 IA의 물질의 레이징 임계 파워는 제2빔으로 상기 영역을 스캐닝하는 동안 제1빔의 파워 및 제2빔의 파워보다 크며; 제1빔의 파워 및 제2빔의 파워의 합보다 작다.
제17실시예는 제1실시예에 있어서, 상기 샘플 챔버는 스캐닝 전자 현미경의 진공 챔버이며, 제2빔은 스캐닝 전자 현미경에 의해 생성된 전자 빔이다.
제18실시예는 제17실시예에 있어서, 스캐닝 전자 현미경은 라만(Raman) 분광을 수행하도록 구성되며, 2차 방사선은 비탄성적으로 산란된 광의 라만 방출을 포함한다.
제19실시예는 CPB 시스템에 있어서, 샘플 챔버; 샘플 챔버 내에 배치되며 캘리브레이션 표면을 갖는 IA; 광의 제1빔을 생성하며 제1빔으로 상기 캘리브레이션 표면을 조명하도록 구성된 제1서브시스템; 하전 입자의 제2빔을 생성하고 제2빔으로 상기 캘리브레이션 표면을 조사하도록 구성된 제2서브시스템; 캘리브레이션 표면으로부터 방출된 2차 방사선의 세기를 측정하며, 시간의 함수로서 세기의 값을 전달하는 전자 신호를 출력하도록 구성된 검출기; 전자 신호를 분석함으로써 제1빔의 하나 이상의 특성을 결정하도록 구성된 컴퓨팅 장치;를 포함하며, 상기 캘리브레이션 표면은 캘리브레이션 표면의 영역을 제1빔 및 제2빔에 동시에 노출시킴으로써 제1세기에서 상기 영역으로부터 2차 방사선을 방출하도록 하며, 제1빔으로 상기 영역을 노출시키기 않고 제2빔으로 상기 영역을 노출시킴으로써 제1세기와 다른 제2세기에서 2차 방사선을 방출하도록 한다.
제20실시예는 제19실시예에 있어서, 제1서브시스템이 집속된 이온 빔 컬럼, 전자 현미경, 또는 들의 조합을 포함하며; 제1서브시스템은 레이저 빔 장치 및 포커싱 광학소자를 포함하고, 레이저 빔 장치는 레이저 빔으로서 제1빔을 생성하도록 구성되며 포커싱 광학소자는 샘플 챔버 내부의 위치로부터 캘리브레이션 표면 상에 레이저 빔을 집속 및 지향시키도록 구성된다.
제21실시예는 제20실시예에 있어서, 제2서브시스템은 스캐닝 전자 현미경을 포함하며; 샘플 챔버는 진공 챔버를 포함하며, 진공 챔버의 벽은 벽을 통해 레이저 빔을 전송하기 위한 전송 경로를 제공하는 레이저 투과 물질을 포함하는 윈도우 포트를 구비하고; 레이저 빔 장치는 상기 진공 챔버의 외부 위치에서 레이저 빔을 생성하고, 전송 경로를 통해 진공 챔버 내로 레이저 빔을 지향하도록 구성된다.
제22실시예는 제19실시예에 있어서, 제2서브시스템은 스캐닝 전자 현미경을 포함하고, 검출기는 광 검출기를 포함하며, IA는 양자 우물을 포함하는 레이저 를 포함한다.
제23실시예는 제19실시예에 있어서, 2차 방사선은 2차 전자를 포함하며 검출기는 Everhart-Thornley 검출기를 포함한다.
제24실시예는 제23실시예에 있어서, 캘리브레이션 표면에서 IA의 물질이 UNCD를 포함한다.
제25실시예는 제23실시예에 있어서, IA는 제2물질을 포함하는 기판 상에 배치된 제1물질 층을 포함하며, 캘리브레이션 표면은 상기 층의 표면이다.
제26실시예는 제25실시예에 있어서, 제1물질은 산화물을 포함하며, 상기 산화물의 화학적 조정은 알루미늄, 마그네슘, 니켈 및 구리를 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나의 요소를 포함한다.
제27실시예는 CPB 시스템을 동작시키기 위한 실행 가능한 명령들을 포함하는 비-일시적 기계 판독 저장 매체에 있어서, 상기 명령이 실행될 때, 하나 이상의 프로세서는 상기 간격 동안 광의 제1빔을 생성하고 상기 위치에 조사하도록 광 빔을 지향시키도록 서브시스템을 지시; 일정 시간 동안 하전 입자의 제2빔으로 상기 위치에서 캘리브레이션 표면을 동시에 조사함으로써 샘플 챔버 내에 배치된 IA의 캘리브레이션 표면 상의 위치로부터 2차 방사선의 방출을 유도하도록 CPB 장치를 지시; 상기 간격 동안 2차 방사선의 세기를 측정하고 시간의 함수로서 상기 간격에 걸쳐 세기의 값을 나타내는 신호를 생성하도록 검출기를 지시; 및 상기 간격 동안 제1빔의 정렬 상태를 특징화하는 특성의 값을 결정하는 신호의 분석을 지시할 수 있다.
제28실시예는 제27실시예의 비-일시적 기계 판독 저장 매체에 있어서, 상기 정렬 상태는 정렬의 제1상태이며, 상기 실행가능한 지시가 실행될 때 하나 이상의 프로세서는 정렬의 제1상태로부터 정렬의 기선택된 제2상태까지 제1빔을 변화시킬 조정을 계산하도록 하며; 계산된 조정을 수행하기 위해 광 빔을 생성 및 지향시키도록 서브시스템을 지시할 수 있다.
제29실시예는 제28실시예의 비-일시적 기계 판독 저장 매체에 있어서, 상기 특정은 캘리브레이션 표면 상의 제1빔의 빔 스폿의 위치를 포함하며, 상기 조정은 빔 스폿을 분석 및/또는 제1빔에 의해 처리되는 샘플 상의 관심 영역으로 이동시키는 조정이다.
제30실시예는 캘리브레이션 표면을 갖는 IA를 사용하여 진공 챔버 내에서 샘플의 표면 상의 광 빔의 입사 영역을 관측하는 방법으로서, 상기 캘리브레이션 표면은 상기 캘리브레이션 표면의 일부를 CPB로 조명하면서 또한 상기 광 빔에 의해 조명하는 것이 상기 캘리브레이션 표면 상의 CPB 타격으로 인해 방출되는 2차 방사선의 세기를 변화시키도록 구성되며, 상기 방법은 상기 광 빔으로 상기 캘리브레이션 표면의 영역을 조명하는 단계; 상기 광 빔에 의해 조명된 상기 캘리브레이션 표면의 영역 상으로 CPB를 스캐닝하는 단계로서,상기 CPB는 상기 광 빔에 의해 조명된 상기 영역보다 작은 상기 캘리브레이션 표면 상의 스폿 크기를 가지며; 상기 영역을 CPB가 스캔함에 따라 CPB의 입사에 대응하여 상기 영역으로부터 방출되는 2차 방사선의 방출을 검출하는 단계; 및 상기 광 빔에 의해 조명되며 CPB에 의해 타격되는 영역들과 상기 광 빔에 의해 조명되지 않으며 CPB에 의해 타격되는 영역들 사이의 상기 2차 방사선의 차이로부터 상기 캘리브레이션 표면에서 상기 광 빔의 특성을 결정하는 단계를 포함한다.
제31실시예는 제30실시예의 방법에 있어서, 캘리브레이션 표면에서 광 빔의 특성을 결정하는 단계는 캘리브레이션 표면에서 광 빔의 위치를 결정하는 단계를 포함한다.
제32실시예는 제31실시예의 방법에 있어서, CPB를 스캐닝하는 단계는 CPB 기준 프레임을 사용하여 캘리브레이션 표면 상의 점들에서 CPB의 위치를 정하는 단계를 포함하며, 캘리브레이션 표면 상에 광 빔의 위치를 결정하는 단계는 CPB 기준 프레임에서 광 빔의 위치를 결정하는 단계를 포함한다.
제33실시예는 제31실시예의 방법에 있어서, 광 빔으로 조명되는 영역의 위치를 조정하는 단계를 더 포함한다.
제34실시예는 제30실시예의 방법에 있어서, 캘리브레이션 표면에서 광 빔의 특성을 결정하는 단계는 캘리브레이션 표면에서 광 빔의 형태를 결정하는 단계를 포함한다.
제35실시예는 제30실시예의 방법에 있어서, 광 빔의 경로로부터 IA를 제거하는 단계 및 광 빔의 경로에 워크피스를 위치시키는 단계; 및 광 빔 및 CPB를 사용하여 워크피스를 처리 또는 이미징하는 단계를 더 포함한다.
비록 본 발명 및 본 발명의 이점이 상세히 설명되었지만, 첨부된 청구 범위에 정의된 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 여기에 설명된 실시예들에 다양한 변형(changes), 대체(substitutions) 및 변경(alterations)이 가해질 수 있음을 이해하여야 한다. 또한, 본 발명의 범위는 명세서에 기재된 공정, 기계, 제조, 물질의 조성, 수단, 방법 및 단계들의 특정 실시예들로 제한하는 것을 의도하지 않는다. 통상의 기술자는 본 발명의 개시 내용으로부터 여기서 기술된 대응되는 실시예들과 실질적으로 동일한 기능 또는 실질적으로 동일한 결과를 달성할 수 있는 현존하거나 나중에 개발될 수 있는 공정, 기계, 제조, 물질의 조성, 수단, 방법 또는 단계가 본 발명에 따라 이용될 수 있다는 것을 용이하게 인식할 것이다. 따라서, 첨부된 청구 범위는 그러한 과정, 기계, 제조, 물질의 조성, 수단, 방법 및 단계를 범위 내에 포함하고자 한다.
본 명세서에 개시된 발명의 많은 변형 및 수정이 가능하며, 본 명세서에 개시된 실시예의 특징을 조합, 통합, 및/또는 생략함으로써 얻어지는 다른 실시예들 또한 본 발명의 범위에 속한다. 수치 범위 또는 제한이 명시적으로 언급되는 경우, 그러한 명시 범위 또는 제한은 반복적인 범위 또는 명시적으로 기술된 범위 또는 제한 내에 속하는 유사 크기의 제한을 포함하는 것으로 이해되어야 한다 (예를 들어, 약 1 내지 약 10은 2, 3, 4 등을 포함; 0.1보다 큰은 0.11, 0.12, 0.13 등을 포함). 예를 들어, 하한 R1 및 상한 Ru를 갖는 수치 범위가 개시될 때마다, 그러한 범위 내에 속하는 임의의 수가 구체적으로 개시된다. 특히, 범위에 속하는 수가 구체적으로 R=Rl+k*(Ru-Rl)로 개시되는 경우, k는 1 퍼센트 내지 100 퍼센트 사이에서 1 퍼센트 증분으로 가변하는 범위, 즉 k는 1 퍼센트, 2 퍼센트, 3 퍼센트, 4 퍼센트, 5 퍼센트, 50 퍼센트, 51 퍼센트, 52 퍼센트, 95 퍼센트, 96 퍼센트, 97 퍼센트, 98 퍼센트, 99 퍼센트 또는 100 퍼센트이다. 또한, 상기에서 정의된 2개의 R 수에 의해 정의된 임의의 수치 범위가 또한 구체적으로 개시된다. 청구항의 임의의 구성 요소와 관련하여 "선택적으로"라는 용어의 사용은 대상 구성요소가 필요하거나 또는 필요하지 않다는 것을 의미한다. 두 개의 실시예는 모두 청구 범위 내에 존재하는 것으로 의도된다. (예를 들어, "일 실시예에서, 위젯(widget)은 코그(cog)에 연결될 수 있다"와 같은) 본 명세서의 실시예들의 특징을 설명하기 위해 사용되는 "~일 수 있다"는 용어는 상기 특징을 기술하는 실시예까 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 간주된다는 것을 의미하기 위한 것이며, 이러한 실시예는 명세서에 의해 명백하게 기술된 것으로 해석되어야 한다. 그러나, 실시예들의 특징을 설명하기 위해 사용되는 "~일 수 있다"는 용어를 사용하는 것은 상기 특징을 암시하지 않는 실시예가 본 발명의 범위를 벗어나는 것으로 간주된다는 것을 나타내는 것은 아니다. 또한, 실시예들의 다양한 특징들이 복수의 형태(예컨대, 부착 표면들, 국부적인 관심 지점들 등)로 기술되더라도, 상기 특징들의 단일의 구성(예컨대, 하나의 부착 표면, 하나의 국수적인 관심 지점)를 갖는 실시예들 또는 다른 특징의 단일 또는 복수의 구성과 결합된 실시예들은, 달리 명시하지 않는 한 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 고려된다. "포함한다(comprises / includes)", "갖는" 등과 같은 넓은 범위의 용어의 사용은 "구성된(consisting of)", "본질적으로 구성된", "실질적으로 포함된" 등과 같은 좁은 범위의 용어를 서포트하도록 제공됨을 이해하여야 한다.
따라서, 보호 범위는 상술한 설명에 의해 제한되지 않으며, 이하의 청구범위에 의해서만 제한되며, 그 범위는 청구범위 주제(subject matter)의 등가물을 포함한다. 각각 또는 모든 청구항은 본 발명의 실시예로서 명세서에 통합된다. 따라서, 청구범위는 추가적인 설명이며 본 발명의 실시예들에 대한 추가사항이다. 실시예들의 상세한 설명에서 참조 문헌으로서 기술한 것은 본 발명의 선행 기술임을 인정한 것이 아니며, 특히 임의의 참조 문헌은 본 명세서의 우선일 이후에 공개된 것일 수 있다.
Claims (20)
- 광 빔으로 캘리브레이션 표면의 영역을 조명하는 단계;
상기 광 빔에 의해 조명되는 상기 캘리브레이션 표면의 영역 상으로 하전 입자 빔을 스캐닝하는 단계;
상기 하전 입자 빔의 입사에 대응하여 상기 영역으로부터 방출된 2차 방사선을 검출하는 단계;
상기 광 빔에 의해 조명되며 상기 하전 입자 빔에 의해 타격되는 영역들과 상기 광 빔에 의해 조명되지 않으며 상기 하전 입자 빔에 의해 타격되는 영역들 사이의 2차 방사선의 차이로부터 상기 캘리브레이션 표면에서의 상기 광 빔의 특성을 결정하는 단계를 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서,
이미징 보조물은 나노결정 다이아몬드를 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서,
상기 캘리브레이션 표면에서의 상기 광 빔의 특성을 결정하는 단계는 상기 캘리브레이션 표면에서 상기 광 빔의 위치를 결정하는 단계를 포함하는, 방법. - 제3항에 있어서,
상기 하전 입자 빔을 스캐닝하는 단계는 하전 입자 빔 기준 프레임을 사용하여 상기 캘리브레이션 표면 상의 위치들에 상기 하전 입자 빔을 위치시키는 단계를 포함하고, 상기 캘리브레이션 표면에서 상기 광 빔의 위치를 결정하는 단계는 상기 하전 입자 빔 기준 프레임에서 상기 광 빔의 위치를 결정하는 단계를 포함하는, 방법. - 제3항에 있어서,
상기 광 빔으로 조명되는 영역의 상기 위치를 조정하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서,
상기 캘리브레이션 표면에서 상기 광 빔의 특성을 결정하는 단계는 상기 캘리브레이션 표면에서 상기 광 빔의 형상을 결정하는 단계를 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서,
상기 광 빔의 경로로부터 이미징 보조물을 제거하고 상기 광 빔의 경로에 워크피스를 위치시키는 단계; 및
상기 광 빔 및 상기 하전 입자 빔을 사용하여 상기 워크피스를 가공 및 이미징하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 하전 입자 빔 시스템의 샘플 챔버에서 광 빔을 관측하는 방법에 있어서,
상기 샘플 챔버 내부에서 이미징 보조물을 제공하는 단계로서, 상기 이미징 보조물은 하전 입자의 제2빔에 의해 조사되고 있는 캘리브레이션 표면 상의 임의의 영역을 광의 제1빔으로 조명하여 상기 제2빔이 상기 캘리브레이션 표면으로부터 방출되도록 하는 2차 방사선의 세기를 변화시키도록 구성된 상기 캘리브레이션 표면을 가지며;
제2빔이 영역을 조사하고 상기 영역으로부터 2차 방사선의 방출이 유도되는 동안 제1빔으로 상기 캘리브레이션 표면의 상기 영역을 조명하는 단계로서, 상기 2차 방사선은 광, 2차 전자 또는 후방산란 전자일 수 있으며;
상기 2차 방사선을 검출하는 단계;
시간의 함수로서 상기 2차 방사선의 세기에 대응되는 전자 신호를 생성하는 단계; 및
상기 전자 신호를 분석함으로써 상기 제1빔의 정렬 특성의 값을 결정하는 단계를 포함하는 광 빔을 관측하는 방법. - 제8항에 있어서,
상기 캘리브레이션 표면을 가로지르는 패턴을 따라 상기 제2빔을 스캐닝함으로써 상기 캘리브레이션 표면의 2차 방사선 이미지를 획득하는 단계를 더 포함하며, 상기 제2빔이 상기 영역을 조사하는 동안 상기 제1빔으로 상기 영역을 조명하는 단계는 상기 제2빔이 상기 영역을 스캐닝하는 동안 상기 제1빔으로 상기 영역을 조사하는 단계를 포함하는, 광 빔을 관측하는 방법. - 제9항에 있어서,
상기 캘리브레이션 표면의 상기 2차 방사선 이미지는 상기 영역 상에 중첩된 상기 제1빔의 빔 스폿의 이미지를 포함하며,
상기 정렬 특성의 값을 결정하는 단계는 상기 2차 방사선 이미지 및 상기 빔 스폿의 상기 이미지를 분석하는 단계를 포함하는, 광 빔을 관측하는 방법. - 제8항에 있어서,
상기 정렬 특성의 값은 상기 빔이 상기 영역을 조명하는 동안 광의 상기 제1빔의 정렬 특성의 제1값이고, 광의 상기 제1빔은 레이저 빔 시스템에 의해 발생된 레이저 빔이며,
상기 제1빔의 상기 정렬 특성 값을 제2기선택 값으로 변경할 수 있는 레이저 빔 시스템에 대한 제1조정을 계산하기 위해 상기 정렬 특성의 상기 제1값을 사용하는 단계;
상기 제1조정을 수행하는 단계; 및
상기 하전 입자 빔 시스템에 대한 후속 분석 및/또는 처리를 위해 선택된 샘플 위치가 상기 캘리브레이션 표면에 인접하도록 상기 샘플 챔버 내에 샘플을 위치시키는 단계를 더 포함하는, 광 빔을 관측하는 방법. - 제11항에 있어서,
상기 캘리브레이션 표면을 상기 샘플 챔버의 유센트릭(eucentric) 높이에 위치시키는 단계를 더 포함하며,
상기 정렬 특성의 상기 제1값은 상기 제1빔이 상기 영역을 조명하는 동안 상기 캘리브레이션 표면 상의 상기 제1빔의 빔 스폿 위치를 포함하며,
상기 정렬 특성의 상기 제2값은 상기 유센트릭 높이에 위치되고 상기 캘리브레이션 표면에 인접한 상기 샘플 상의 상기 빔 스폿의 위치이고,
상기 기선택 값은 상기 샘플 위치의 위치를 포함하며,
상기 제1조정을 수행하는 단계는 상기 빔 스폿이 상기 샘플 위치에서 대략 중심에 위치하도록 상기 제1빔을 이동시키는, 광 빔을 관측하는 방법. - 제12항에 있어서,
상기 캘리브레이션 표면의 상기 영역을 조명하는 단계는, 상기 캘리브레이션 표면 상으로 상기 제1빔을 향하게 하고 집속시키는 포커싱 광학 소자를 통해 상기 제1빔을 통과시키는 단계를 포함하고,
상기 전기 신호를 분석함으로써 상기 영역의 조명 동안 상기 포커싱 광학 소자의 상기 작동 거리의 값을 결정하는 단계;
상기 하전 입자 빔 시스템의 제2조정을 계산하기 위해 상기 작동 거리의 값을 사용하는 단계로서, 상기 제2조정은 대략 상기 유센트릭 높이에서 상기 제1빔을 집속하는 상기 작동 거리의 조정을 포함하며; 및
상기 제2조정을 수행하는 단계를 더 포함하는, 광 빔을 관측하는 방법. - 제8항에 있어서,
상기 이미징 보조물을 제공하는 단계는 상기 하전 입자 빔 시스템에 의한 분석 및/또는 처리를 위해 선택된 관심 영역에 인접한 위치에서 샘플의 표면 상에 배치된 박막으로서 상기 이미징 보조물을 제공하는 단계를 포함하는, 광 빔을 관측하는 방법. - 제8항에 있어서,
상기 제1빔은 레이저 빔을 포함하고, 상기 2차 방사선의 방출은 2차 전자의 방출, 후방산란된 전자 및/또는 상기 영역의 음극선발광에 의해 야기된 가시광의 방출을 포함하는, 광 빔을 관측하는 방법. - 제8항에 있어서,
상기 캘리브레이션 표면에서의 상기 이미징 보조물 재료의 레이저 임계 파워는,
상기 제2빔으로 상기 영역을 스캐닝하는 동안 상기 제1빔의 파워 및 상기 제2빔의 파워보다 크고; 및
상기 제1빔의 파워 및 상기 제2빔의 파워의 합보다 작은, 광 빔을 관측하는 방법. - 샘플 챔버;
상기 샘플 챔버 내부에 배치되며 캘리브레이션 표면을 갖는 이미징 보조물;
광 빔을 생성하고, 상기 광 빔으로 상기 캘리브레이션 표면을 조명하도록 구성된 제1서브시스템;
하전 입자 빔을 생성하고, 상기 하전 입자 빔으로 상기 캘리브레이션 표면을 조사하도록 구성된 제2서브시스템;
상기 캘리브레이션 표면으로부터 방출된 2차 방사선의 세기를 측정하고 시간의 함수로서 상기 세기의 값을 전달하는 전자 신호를 출력하도록 구성된 검출기; 및
상기 전자 신호를 분석함으로써 상기 제1빔의 하나 이상의 특성을 결정하도록 구성된 컴퓨팅 장치로서,
상기 캘리브레이션 표면의 영역을 광의 상기 제1빔 및 상기 하전 입자 빔에 동시에 노출시키는 것에 기초하여, 상기 노출된 영역이 제1세기로 상기 노출된 영역으로부터 2차 방사선을 방출하도록 하며,
상기 영역이 상기 광 빔에 노출되지 않는 동안 상기 영역이 상기 하전 입자 빔에 노출되는 것에 기초하여, 상기 노출된 영역이 상기 제1세기와 다른 제2세기로 상기 2차 방사선을 방출하도록 하는, 하전 입자 빔 시스템. - 제17항에 있어서,
상기 제2서브시스템은 집속 이온 빔 컬럼, 전자 현미경, 또는 이들의 조합을 포함하며,
상기 제1서브시스템은 레이저 빔 장치 및 포커싱 광학 소자를 포함하고, 상기 레이저 빔 장치는 레이저 빔으로서 상기 제1빔을 생성하도록 구성되며, 상기 포커싱 광학소자는 상기 샘플 챔버 내부의 위치로부터 상기 캘리브레이션 표면 상으로 상기 레이저 빔을 집속하고 지향하도록 구성된, 하전 입자 빔 시스템. - 제17항에 있어서,
상기 캘리브레이션 표면에서의 상기 이미징 보조물은 초나노결정 다이아몬드를 포함하는, 하전 입자 빔 시스템. - 제17항에 있어서,
상기 이미징 보조물은 제2재료를 포함하는 표면 상에 배치된 제1재료의 층을 포함하며, 상기 캘리브레이션 표면은 상기 층의 표면인, 하전 입자 빔 시스템.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201762530829P | 2017-07-10 | 2017-07-10 | |
| US62/530,829 | 2017-07-10 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20190006453A true KR20190006453A (ko) | 2019-01-18 |
| KR102410589B1 KR102410589B1 (ko) | 2022-06-17 |
Family
ID=62909418
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020180079528A KR102410589B1 (ko) | 2017-07-10 | 2018-07-09 | 하전 입자 빔에 대한 광 빔의 정렬 방법 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10777383B2 (ko) |
| EP (1) | EP3428950B1 (ko) |
| JP (1) | JP6951298B2 (ko) |
| KR (1) | KR102410589B1 (ko) |
| CN (1) | CN109243953B (ko) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10896802B2 (en) * | 2017-12-27 | 2021-01-19 | Fei Company | Combined SEM-CL and FIB-IOE microscopy |
| CN112602164B (zh) * | 2018-09-11 | 2024-06-11 | 株式会社日立高新技术 | 电子束装置 |
| DE102019203493A1 (de) * | 2019-03-14 | 2020-09-17 | BLZ Bayerisches Laserzentrum Gemeinnützige Forschungsgesellschaft mbH | Verfahren zur ultrahochaufgelösten Modifikation, insbesondere zur physischen Materialabtragung oder internen Materialänderung, eines Werkstücks |
| CN110346400A (zh) * | 2019-06-18 | 2019-10-18 | 北京科技大学 | 一种模拟火炮烧蚀的试验装置及方法 |
| TW202439364A (zh) * | 2019-08-30 | 2024-10-01 | 荷蘭商Ａｓｍｌ荷蘭公司 | 帶電粒子束系統及成像方法 |
| JP7148467B2 (ja) * | 2019-08-30 | 2022-10-05 | 株式会社日立ハイテク | 荷電粒子線装置 |
| JP7308710B2 (ja) * | 2019-09-25 | 2023-07-14 | 株式会社日立ハイテクサイエンス | 集束イオンビーム装置 |
| US11257657B2 (en) * | 2020-02-18 | 2022-02-22 | ICT Integrated Circuit Testing Gesellschaft für Halbleiterprüftechnik mbH | Charged particle beam device with interferometer for height measurement |
| DE102020115869A1 (de) * | 2020-06-16 | 2021-12-16 | RUHR-UNIVERSITäT BOCHUM | Herstellung eines Objekts mittels Zwei-Photonen-Polymerisation |
| CN113964006B (zh) * | 2020-07-21 | 2023-09-12 | 聚束科技（北京）有限公司 | 一种粒子束装置束斑追踪方法及系统 |
| TWI727869B (zh) * | 2020-07-27 | 2021-05-11 | 聚威科技股份有限公司 | 光學顯微鏡之雷射加工之能量動態調整方法與光斑大小動態調整方法 |
| EP4264653A1 (en) * | 2020-12-16 | 2023-10-25 | ASML Netherlands B.V. | Thermal-aided inspection by advanced charge controller module in a charged particle system |
| CN113984821B (zh) * | 2021-12-29 | 2022-03-11 | 中国科学院地质与地球物理研究所 | 纳米结构三维成像系统与方法 |
| WO2023187876A1 (ja) * | 2022-03-28 | 2023-10-05 | 株式会社日立ハイテク | 荷電粒子線装置の調整方法及び荷電粒子線装置 |
| CN115128788B (zh) * | 2022-05-30 | 2023-11-28 | 中国人民解放军国防科技大学 | 与观测物平行的水平放置显微装置 |
| US11658001B1 (en) * | 2022-12-07 | 2023-05-23 | Institute Of Geology And Geophysics, Chinese Academy Of Sciences | Ion beam cutting calibration system and method |
| CN118039438B (zh) * | 2024-02-23 | 2024-09-20 | 深圳市鹏芯微集成电路制造有限公司 | 离子注入机的校准设备及校准方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6855622B2 (en) * | 2002-05-30 | 2005-02-15 | Nptest, Llc | Method and apparatus for forming a cavity in a semiconductor substrate using a charged particle beam |
| DE102009015341A1 (de) * | 2009-03-27 | 2010-10-07 | Carl Zeiss Ag | Verfahren und Vorrichtungen zur optischen Untersuchung von Proben |
| JP2013524466A (ja) * | 2010-04-07 | 2013-06-17 | エフ・イ−・アイ・カンパニー | 組合せレーザおよび荷電粒子ビーム・システム |
| JP2014182984A (ja) * | 2013-03-21 | 2014-09-29 | Ebara Corp | 試料検査装置及び試料の検査方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6627903B1 (en) * | 2000-09-11 | 2003-09-30 | Nikon Corporation | Methods and devices for calibrating a charged-particle-beam microlithography apparatus, and microelectronic-device fabrication methods comprising same |
| WO2010052854A1 (ja) * | 2008-11-05 | 2010-05-14 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 荷電粒子線装置 |
| US8440969B2 (en) * | 2010-08-02 | 2013-05-14 | Omniprobe, Inc. | Method and apparatus for acquiring simultaneous and overlapping optical and charged particle beam images |
| US8766213B2 (en) * | 2012-09-07 | 2014-07-01 | Fei Company | Automated method for coincident alignment of a laser beam and a charged particle beam |
| US9991090B2 (en) * | 2012-11-15 | 2018-06-05 | Fei Company | Dual laser beam system used with an electron microscope and FIB |
-
2018
- 2018-07-06 US US16/028,622 patent/US10777383B2/en active Active
- 2018-07-09 KR KR1020180079528A patent/KR102410589B1/ko active IP Right Grant
- 2018-07-09 CN CN201810744936.3A patent/CN109243953B/zh active Active
- 2018-07-10 EP EP18182609.0A patent/EP3428950B1/en active Active
- 2018-07-10 JP JP2018130626A patent/JP6951298B2/ja active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6855622B2 (en) * | 2002-05-30 | 2005-02-15 | Nptest, Llc | Method and apparatus for forming a cavity in a semiconductor substrate using a charged particle beam |
| DE102009015341A1 (de) * | 2009-03-27 | 2010-10-07 | Carl Zeiss Ag | Verfahren und Vorrichtungen zur optischen Untersuchung von Proben |
| JP2013524466A (ja) * | 2010-04-07 | 2013-06-17 | エフ・イ−・アイ・カンパニー | 組合せレーザおよび荷電粒子ビーム・システム |
| JP2014182984A (ja) * | 2013-03-21 | 2014-09-29 | Ebara Corp | 試料検査装置及び試料の検査方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP3428950B1 (en) | 2021-09-22 |
| US20190013178A1 (en) | 2019-01-10 |
| JP2019016600A (ja) | 2019-01-31 |
| EP3428950A1 (en) | 2019-01-16 |
| KR102410589B1 (ko) | 2022-06-17 |
| JP6951298B2 (ja) | 2021-10-20 |
| US10777383B2 (en) | 2020-09-15 |
| CN109243953B (zh) | 2023-04-18 |
| CN109243953A (zh) | 2019-01-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102410589B1 (ko) | 하전 입자 빔에 대한 광 빔의 정렬 방법 | |
| US11087955B2 (en) | System combination of a particle beam system and a light-optical system with collinear beam guidance, and use of the system combination | |
| JP5756585B2 (ja) | 組合せレーザおよび荷電粒子ビーム・システム | |
| US10896802B2 (en) | Combined SEM-CL and FIB-IOE microscopy | |
| JP2013257317A5 (ko) | ||
| JP2019016600A5 (ko) | ||
| JP2013257317A (ja) | 角度が固定されたビームと回転する試料ステージとを使用する薄片製作方法および装置 | |
| US6714289B2 (en) | Semiconductor device inspecting apparatus | |
| JP4650330B2 (ja) | 光学顕微鏡とｘ線分析装置の複合装置 | |
| US10522320B2 (en) | Charged particle beam device and method for adjusting charged particle beam device | |
| CN114689630A (zh) | 用于对三维特征进行成像的方法和系统 | |
| JP2015062200A (ja) | 試料観察方法及び試料検査方法 | |
| JP4469572B2 (ja) | Ｓｅｍを利用するアンダカットの測定方法 | |
| JPH05113418A (ja) | 表面分析装置 | |
| US8110799B2 (en) | Confocal secondary electron imaging | |
| TW202006778A (zh) | 用於將光束對準帶電粒子束之方法 | |
| JP2015170593A (ja) | 分析装置 | |
| CN115901815A (zh) | 用于元素图绘制的方法和系统 | |
| KR102632283B1 (ko) | 하전 입자선 장치 | |
| JP2602523B2 (ja) | カソードルミネッセンス測定装置 | |
| JPH06194319A (ja) | 試料分析装置および方法 | |
| JP2008026129A (ja) | 斜出射電子線プローブマイクロｘ線分析方法およびそれに用いられるプログラム、並びに、斜出射電子線プローブマイクロｘ線分析装置 | |
| JP2007192741A (ja) | 元素分析方法及び元素分析装置 | |
| JP2023517273A (ja) | サンプル上に複数の荷電粒子ビームレットのアレイを投影するための装置及び方法 | |
| JPH0729881A (ja) | エネルギービーム加工の終点検出方法及びその装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20180709 |
|
| PG1501 | Laying open of application | ||
| PA0201 | Request for examination |
Patent event code: PA02012R01D Patent event date: 20210708 Comment text: Request for Examination of Application Patent event code: PA02011R01I Patent event date: 20180709 Comment text: Patent Application |
|
| PA0302 | Request for accelerated examination |
Patent event date: 20210708 Patent event code: PA03022R01D Comment text: Request for Accelerated Examination Patent event date: 20180709 Patent event code: PA03021R01I Comment text: Patent Application |
|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20211123 Patent event code: PE09021S01D |
|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| PE0701 | Decision of registration |
Patent event code: PE07011S01D Comment text: Decision to Grant Registration Patent event date: 20220319 |
|
| GRNT | Written decision to grant | ||
| PR0701 | Registration of establishment |
Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20220614 Patent event code: PR07011E01D |
|
| PR1002 | Payment of registration fee |
Payment date: 20220615 End annual number: 3 Start annual number: 1 |
|
| PG1601 | Publication of registration |