KR20230142797A - 하전 입자에 의해 샘플의 관심 구역을 검사, 수정 또는 분석하는 시스템, 샘플의 관심 구역을 검사, 수정 또는 분석하는 시스템의 세트 및 하전 입자에 의해 샘플의 관심 구역을 검사, 수정 또는 분석하는 방법 - Google Patents
하전 입자에 의해 샘플의 관심 구역을 검사, 수정 또는 분석하는 시스템, 샘플의 관심 구역을 검사, 수정 또는 분석하는 시스템의 세트 및 하전 입자에 의해 샘플의 관심 구역을 검사, 수정 또는 분석하는 방법 Download PDFInfo
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Abstract
시스템(1)은 하전 입자(4)에 의해 샘플(3)의 관심 구역(2)을 검사, 수정 또는 분석하는 역할을 한다. 시스템(1)의 검출기 디바이스(14)는 수평 픽셀 해상도와 수직 픽셀 해상도를 갖는 픽셀 이미지를 생성한다. 하전 입자 편향 디바이스(9)는 관심 구역(2)이 배치될 수 있는 주사 구역에서 주사 하전 입자 빔을 생성한다. 편향 디바이스(9)는 수평 편향 유닛(10)과 수직 편향 유닛(11)을 갖는다. 이들은 수평 픽셀 해상도 및/또는 수직 픽셀 해상도보다 더 큰 디지털 해상도를 갖는 디지털-아날로그 변환기(12, 13)에 의해 제어된다. 시스템(1)의 조작자 제어 인터페이스(20)는 원하는 픽셀 이미지의 각각의 이미지 픽셀과 DAC(12, 13)의 디지털 입력 사이의 할당을 선택하여 하전 입자 빔을 각각의 이미지 픽셀의 위치로 안내하는 데 필요한 수평 및/또는 수직 편향 신호를 생성한다. 샘플의 접근 가능한 구역 내에서 줌 조작 또는 팬 조작이 이루어지는 경우에도 샘플의 신뢰할 수 있는 이미지가 제공된다. 시스템의 또 다른 양태는 샘플 홀더(32)에 샘플(3)을 외부적으로 사전 정렬하기 위한 정렬 서브시스템에 관한 것이다.
Description
본 출원은 가특허 출원 US 63/150 722 및 특허 출원 US 17/344 338의 우선권을 주장하며, 그 내용은 본 출원에 참조로 포함된다.
본 발명은 하전 입자에 의해 샘플의 관심 구역을 검사, 수정 또는 분석하는 시스템에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 하전 입자에 의한 검사, 수정 또는 분석을 비롯한, 다양한 검사, 수정 또는 분석 방식으로 샘플의 관심 구역을 검사, 수정 또는 분석하기 위한 시스템의 세트에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 시스템을 사용하여 하전 입자에 의해 샘플의 관심 구역을 검사, 수정 또는 분석하는 방법에 관한 것이다.
US 8,969,835 B2로부터 샘플의 관심 구역을 하전 입자로 검사하는 검사 시스템이 알려져 있다.
본 발명의 목적은 샘플의 이미지 또는 패턴의 줌 조작(zooming) 또는 이동이 필요한 경우에도, 특히 샘플의 접근 가능한 구역 내에서 줌 조작 또는 팬 조작(panning)이 이루어지는 경우에도 샘플의 신뢰성 있는 이미징, 수정/패턴화 또는 분석이 이루어지는 시스템을 제공하는 것이다.
이러한 목적은 제1항에 따른 특징을 갖는 시스템에 의해 충족된다.
시스템은 적어도 하나의 하전 입자 빔의 형태로 하전 입자를 제공할 수 있다. 집속 하전 입자 빔 기기(FIB 및 SEM)가 샘플의 관심 구역을 이미징, 수정 또는 분석하는 데 사용될 수 있다. 단순화를 위해 이미징 응용을 설명하지만, 본 출원의 설명은 수정/패턴화 또는 분석을 포함하되 이에 제한되지 않는 다른 검사 응용에 대해 일반화될 수 있다.
전형적으로, 샘플 자체는 비교적 클 수 있고, 예컨대, 횡단 치수가 1cm, 2cm 또는 5cm일 수 있다. 관심 구역은 1um(1um = 1μm), 10um 또는 100um과 같이 더 작을 수 있으며, 샘플 표면 상의 또는 표면 아래의 거의 어느 곳에나 위치할 수 있다. 집속된 빔은 매우 작을 수 있고, 10 nm, 1 nm 또는 더 작은 정도일 수 있다. 종종, 샘플 전체에 단일 관심 특징이 존재한다.
기기 조작자의 과제는 그 샘플을 현미경으로 옮긴 다음 이온 또는 전자 빔을 사용하여 원하는 관심 구역을 찾는 것이다. 여기에는 상당한 시간과 노력이 필요할 수 있다. 종래 기술에서, 조작자가 관심 구역을 찾을 때까지 샘플이 하전 입자 빔 아래에서 이동하므로 진공 스테이지가 중요한 역할을 한다.
기기 조작자는 최종적으로 관심 구역을 찾은 다음, 그 활동에 적절한 시야를 달성하기 위해 점진적으로 팬 조작 및 줌 조작을 수행해야 하는 경우가 많다. 예를 들어, 500um FOV로 표면에서 쉽게 인식할 수 있는 기점 또는 기점들을 찾아야 할 수 있다. 그 후, 대상 위치를 찾거나 더 넓은 구역을 조사하기 위해, 이러한 기점에 대해 알려진 거리로 빔을 팬 조작(빔을 이동)하거나 스테이지 움직임(샘플의 이동)을 발동해야 할 수 있다. 그 후, 더 작은 관심 구역 또는 구역들의 이미징, 분석 또는 수정을 수행하기 위해 추가로 줌 조작이 필요할 수 있다.
예로서, 회로 편집 또는 검사에 사용되는 일부 일상적인 단계에 대해 더 자세히 설명한다. 이는 예시일 뿐이며, 이러한 발명에 의해 제공되는 응용의 범위를 제한하지 않는다. 집속 이온 빔 기기에서, 조작자는 전형적으로 샘플에서 미리 설정된 3개의 기점을 찾고 이를 사용하여 좌표 고정을 설정해야 할 수 있다. 이는 하전 입자 빔이나 동일한 챔버에 통합된 보조 광학 현미경 또는 적외선 현미경을 사용하여 수행할 수 있다. 그 후, 예를 들어 샘플의 설계 정보(일명 CAD 또는 청사진 정보)를 참조하여, 아핀 좌표 변환 또는 보다 정교한 좌표 맵핑을 통해 임의의 특징을 찾을 수 있다. 그 후, 회로 편집 응용에서는 전형적으로 이온 빔 아래로 대상 위치를 구동하여 이온 빔 밀링으로 표면 아래 대상 구역을 노출시킬 필요가 있다. 이는 재료 제거 속도를 개선시키거나 한 재료를 다른 재료보다 우선적 제거를 제공하기 위해 XeF2와 같은 에칭 보조 가스의 국소 전달을 수반할 수 있다. 원하는 회로가 노출되면, 기기 조작자는 관심 회로에서 많은 처리를 달성할 수 있다. 조작자는 이온 빔 스퍼터링으로 전도성 회로를 차단할 수 있다. 서로 다른 층이 서로 다른 SE(2차 전자) 신호 생성을 제공하므로 조작자는 엔드포인팅을 사용하여 침투 깊이를 나타낼 수 있다. 조작자는 전구체 가스 및 빔 보조 증착 처리를 사용하여 절연체와 전도체 모두에 새로운 재료를 증착할 수 있다. 조작자는 그 진행을 모니터링하고 평가하기 위해 이미징을 수행하거나 조성 정보를 산출하기 위해 분석을 수행할 수 있다. 회로 응용의 경우, 이러한 모든 활동은 70, 50, 30, 20 또는 10마이크로미터 직사각형 구역(1마이크로미터 = 1um = 1μm) 내에 있을 수 있다.
SEM 또는 FIB에서, 스테이지가 전자 빔 또는 이온 빔 아래에 있는 상태로 샘플의 넓은 관심 구역이 위치되고 나면 조작자는 배율 및 팬(pan)을 변경하기를 원할 수 있다. 배율 변경은 확대 또는 축소 또는 시야(FOV) 변경이라고도 알려져 있다. 이미지의 팬 조작 또는 이미지의 이동은 이미징 영역의 중심을 샘플의 인근 부분으로 이동시킨다.
과거, 초기 FIB 및 SEM은 아날로그 신호(신호 램프)를 사용하여 빔을 편향시키고 이미징 응용을 위한 래스터 패턴을 생성했다. 보다 최근에는 디지털 이미징의 출현으로 1024 픽셀 이미지에 필요한 10 비트 해상도를 제공하기 위해 필요한 수평 및 수직 편향 신호를 생성하기 위해 수평 및 수직 DAC가 사용되었다. (1024 = 2^10). 이들 종래 기술의 경우 모두에서, 고배율 이미지는 이러한 고배율을 달성하기 위해 빔의 더 작은 편향을 생성하도록 H 및 V 신호를 감소시키기 위해 특별한 저이득 증폭을 필요로 한다. 그리고, 마찬가지로, 저배율 이미지는 이러한 저배율을 달성하기 위해 빔의 더 큰 편향을 생성하도록 특별한 고이득 증폭기가 필요하다. 배율의 변화는 수평 및 수직(H&V) 빔 편향 신호가 전자 또는 이온 빔의 편향, 그리고, 이에 따라 원하는 배율을 달성하기 위해 필요한 신호 이득 또는 감쇠를 제공하는 증폭기 세트를 통과하는 것을 필요로 한다.
종래 기술에서, 상이한 시야는 상이한 증폭기를 필요로 한다. 예를 들어, 5um FOV는 올바른 빔 배치 정확도를 달성하기 위해 신호를 감소시키거나 감쇠시키는 것을 필요로 할 수 있다. 반면에, 10um FOV 또는 20um FOV, … 또는 심지어 훨씬 더 큰 500um FOV를 달성하기 위해 신호를 증가시키려면 다른 증폭기 세트가 필요할 수 있다. 상이한 증폭기는 신호 전환을 통해 사용된다. 그리고, 각각의 증폭기는 예컨대 배율이 2배 증가할 때마다 또는 배율이 10배(10x) 변경될 때마다 상이한 시야에 최적화될 수 있다. 각각의 증폭기에는 그 고유한 결함이 있으며 증폭기들 간의 전환은 H 및 V 신호 모두에 대해 이득 에러 및 오프셋 에러와 같은 에러를 도입하고, 이러한 에러들을 보정하여야 한다. 그래서, 배율이 점진적으로 증가함에 따라, 종래 기술의 조작자는 종종 이러한 증폭기 전환에 대응하는 이미지의 갑작스럽고 불연속적인 이동을 관찰하게 된다. 이러한 에러는 가장 작은 특징들이 예상치 못한 위치에 있게 만들며, 이는 회로 편집과 같은 일부 FIB 및 SEM 작업에서 위험한 경우가 많다. 이러한 에러는 보정할 수 있지만, 컴포넌트가 변경됨에 따라 시간이나 온도에 따라 변경될 수 있다.
이미지의 팬 조작은 이러한 H 및 V 신호가 이러한 증폭기에 도달하기 전에 이들에 정적(DC) 오프셋을 도입하는 것을 필요로 한다. H 및 V 신호는 일반적으로 아날로그 신호에 근접한 근사값을 생성할 수 있는 디지털-아날로그(DAC) 변환기에서 유래하지만 실제로는 DAC의 디지털 프로그래밍에 대응하는 이산 출력 전압이다. 자기 편향을 사용하여 빔을 편향시키는 시스템의 경우, DAC는 궁극적으로 전압이 아닌 비례 전류를 제어하지만 그 외에는 개념이 근본적으로 동일하다.
픽셀 이미지의 픽셀 수보다 더 많은 수의 액세스 가능한 값을 갖는 본 발명에 따른 적어도 하나의 디지털-아날로그 변환기의 사용은 편향 신호 값, 예를 들어 편향 전압 출력 값을 생성하기 위해 원하는 픽셀 이미지의 각각의 이미지 픽셀과 더 높은 해상도를 가진 디지털 아날로그 변환기의 디지털 입력 사이의 선택 가능한 할당을 가능하게 한다. 이하에서, DAC가 액세스할 수 있는 값의 수는 또한 디지털 또는 DAC 해상도라고도 지칭된다. 이하에서, 이미지의 픽셀 수는 또한 픽셀 해상도라고도 지칭된다. 선택 가능한 할당을 통해, 픽셀 이미지의 서로 다른 배율 사이의 디지털 전환 및/또는 관심 구역 내의 픽셀 이미지의 이동이 가능하다. 다른 편향 신호를 생성하기 위해 증폭기 변경이 필요하지 않아 원치 않는 증폭기 변경 영향을 피하게 된다. 이러한 증폭기 변경의 이득 및 오프셋의 불연속성이 방지된다. DAC 값과 이미지의 픽셀 사이의 할당은 원하는 편향 신호 값에 가까운 디지털 아날로그 변환기의 다양한 가능한 디지털 입력 사이에서의 선택을 위해 근사화 단계를 포함할 수 있다. 이러한 근사 할당은 무작위화를 포함할 수 있다. 이러한 할당은 이미지 보정 수요를 포함하도록, 예를 들어 시스템의 이미지 왜곡 디바이스에 의해 생성된 이미징 에러를 디지털 보정하도록 이루어질 수 있다. 이러한 이미지 왜곡 에러 및 이미지 드리프트, 회전 배럴 왜곡, 필드 왜곡 또는 보다 정교한 빔 배치 에러에 대해 픽셀을 보정한다.
이미지 검출기 디바이스는 이미지 제어 디바이스일 수 있다.
수평 편향 유닛은 수평 편향 전압 생성 유닛일 수 있다. 이러한 수평 편향 전압 생성 유닛은 하전 입자 빔의 수평 주사 이동을 위한 수평 편향 전압을 생성할 수 있다.
수직 편향 유닛은 수직 편향 전압 생성 유닛일 수 있다. 이러한 수직 편향 전압 생성 유닛은 하전 입자 빔의 수직 주사 이동을 위한 수직 편향 전압을 생성할 수 있다.
디지털-아날로그 변환기는 수평 편향 유닛 및/또는 수직 편향 유닛의 일부일 수 있다.
수평 편향 신호 및/또는 수직 편향 신호는 수평/수직 편향 전압 출력 값일 수 있다.
조작자 제어 인터페이스는 이미지 선택 디바이스로서 구현될 수 있다.
본 출원의 모든 설명은 이미지 생성에 대해 언급하지만, 샘플을 패턴화하거나 샘플에 대한 분석을 수행할 때 동일한 기술을 사용할 수 있다. 빔 배치는 증폭기 이득 스테이지에 변화가 없는 경우 기준 이미지에 비해 훨씬 더 높은 충실도로 제어된다. 이는 더 높은 충실도의 패턴화 또는 분석을 가능하게 한다.
제2항에 따른 검사 시스템은 고충실도 이미징을 가능하게 한다. DAC 해상도는 이미지의 픽셀 수보다 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 또는 210배 더 클 수 있다. 심지어 더 큰 차이도 가능하다. 이미지의 픽셀 수는 10 비트(210)일 수 있다. 디지털 해상도는 20 비트(220)일 수 있다. 해상도 비율을 2의 거듭제곱으로 설명하는 것은 필수적인 것은 아니다. DAC 해상도는 대응하는 크기보다 더 크기만 하면 된다. 바람직하게는, 이러한 DAC 해상도는 상당히 더 크며, 예를 들어 적어도 2배만큼 더 크다.
제3항에 따른 이미지 줌 기능은 서로 다른 출력 전압 구역을 생성하기 위해 상이한 증폭기 사이의 교체를 필요로 하지 않고 픽셀 이미지의 선택 가능한 배율을 제공한다. 이미지 줌 기능은 이미지 줌 유닛으로 구현될 수 있다.
제4항에 따른 이미지 이동 기능은 증폭기 전환 없이 관심 구역 내의 픽셀 이미지의 위치를 선택할 수 있게 한다. 이미지 이동 기능은 이미지 이동 유닛으로 구현될 수 있다.
LSB(최하위 비트)의 정수로 고정되는 DAC 증분은 본질적으로 확대할 때 FOV에 사용할 수 있는 옵션을 제한한다. 그러나, 정수가 아닌 원하는 증분이 허용되는 경우 거의 임의의 FOV를 선택할 수 있다. 이때, 이미지 선택 디바이스의 할당 프로그래밍은 DAC가 가능한 최상의 H 및 V 신호를 생성하기 위해 가장 근접하게 인접한 디지털 값을 선택해야 한다. 대안적으로, 원하는 DAC 증분이 사용 가능한 두 정수 사이일 때, 가능한 앨리어싱 효과를 피하기 위해 가까운 두 정수 중 하나에 무작위로 할당될 수 있다.
사용 가능한 DAC 공간은 수평 및 수직 DAC 코드의 증분이 고정된, 정규 서브샘플링 어레이(그리드)일 수 있다. 이들은 공칭 이미지를 생성할 수 있다. 주사 하드웨어 또는 광학 장치에 결함이 있는 것으로 알려진 경우, 이들은 신호 처리에 의해 보정될 수 있다. 예를 들어, H 및 V 신호의 신호 처리는 주사 회전 및 직교성을 보정하기 위해 사인 및 코사인 함수를 나타내는 승산 및 결과의 조합에 의해 수행될 수 있다. 이렇게 하면 기본적인 주사 왜곡의 세트를 보정할 수 있다. 이러한 주사 왜곡과 보다 정교한 주사 왜곡(배럴 왜곡, 핀쿠션 왜곡, 평행사변형 왜곡, 사변형 왜곡 등)은 또한 DAC 코드를 그 공칭 값에 대해 조절함으로써 디지털 방식으로 보정할 수 있다. 이를 위해서는 샘플의 원하는 픽셀 위치에서 DAC 공간으로의 변환 계산이 필요할 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 신뢰할 수 있는 샘플 위치설정 즉, 샘플 검사 구역과 중첩하는 관심 구역의 신뢰할 수 있는 위치설정 제공하는 것이다. 특히, 추가적인 목적은 하전 입자 빔에 의해 노출될 수 있는 제한된 구역 아래에서 샘플의 관심 구역의 신뢰할 수 있는 위치설정 제공하는 것이다.
이 목적은 제5항에 따른 특징을 갖는 검사 시스템에 의해 충족된다.
종래 기술에서, 기계적 스테이지는 이온 빔 아래에서 샘플의 선택된 구역을 이동시키는 데 필수적인 역할을 한다. 대부분의 응용에서, 적절한 원근감과 이미징 조건을 설정하기 위해 회전과 경사 및 Z 움직임도 일반적이지만 스테이지의 주요 활동은 샘플의 X 및 Y 움직임을 제공하는 것이다. 이 X 및 Y 움직임을 통해, 샘플의 원하는 지점(기점, 참조 부위, 관심 특징)을 이온 또는 전자 빔 아래에 위치시킬 수 있다. 이미징/분석/수정될 샘플은 제공된 샘플 홀더에 부착되고, 이러한 샘플 홀더는 처리 챔버 외부로부터 처리 챔버 내부로 예측 가능한 방식으로 운반될 수 있다. 샘플 홀더는 도브테일 장착부와 같은 독점적 고정 시스템을 가질 수 있다. 이러한 샘플 홀더에 샘플을 부착하는 것은 일반적으로 중요하지 않은 문제이며, 그 이유는 선택된 빔 아래에서 샘플의 거의 임의의 구역을 위치시키기 위해 X,Y 위치를 조절하도록 진공 스테이지를 제어할 수 있기 때문이다. 종래 기술에서, 스테이지는 대부분의 SEM 및 FIB의 설계에서 필수적인 컴포넌트이며, 이러한 기기의 가장 기술적으로 어렵고 고가이며 신뢰성이 가장 낮은 컴포넌트 중 하나를 나타낸다. 이러한 스테이지는 또한 진동(환경 음향, 바닥 진동 등에 대한 취약성), 드리프트(스테이지의 샘플이 빔에 대해 이동하는 경우) 및 오염 아티팩트(기계적 스테이지의 휘발성 또는 표면 이동 윤활제의 전달에 기인함)와 같은 다른 위험을 크게 증가시킨다.
본 발명의 이러한 양태에 따르면, 선택된 하전 입자 빔 아래에 임의의 관심 구역을 위치시키기 위한 샘플 챔버의 기계적 스테이지가 없다. 이는 진동, 드리프트 및 오염물을 감소시킴으로써 비용을 절감하고 신뢰성을 개선하며 성능을 개선시킬 수 있다. 본 발명에서, 샘플은 샘플 챔버로 전달된 후 관심 대상 특징이 이온 또는 전자 빔 바로 아래에 있도록 정렬 서브시스템이 있는 샘플 홀더에 높은 정밀도로 위치된다. 이러한 기기의 표준 하드웨어 외에도 이 설계에는 다음과 같은 네 가지 필수적인 컴포넌트가 필요하다:
(1) 내부(샘플 챔버) 및 외부(실험실 벤치) 모두에 샘플 홀더를 장착할 수 있는 높은 X,Y 위치설정 반복성을 갖는 운동학적 장착부가 있다. 이러한 운동학적 장착부의 설계는 수 마이크로미터 스케일 이상에서 반복 가능한 위치설정 보장할 수 있다. 샘플 홀더는 먼저 외부 운동학적 장착부에 장착될 수 있으며, 샘플을 정확하고 견고하게 부착할 수 있다. 그 후 에어록을 사용하여 샘플 홀더의 샘플을 샘플 챔버 내의 내부 운동학적 장착부로 옮길 수 있다.
(2) 외부 운동학적 장착부, 즉, 외부 이미징 디바이스에 있는 동안 샘플을 시각화하는 수단이 존재하며, 그래서, 고해상도로 인식된 샘플의 위치를 조절하여 나중에 전자 또는 이온 빔 아래에 있게 될 지점에 대상 관심 구역을 배치할 수 있다. 이는 고배율의 광학 현미경일 수 있다. 이상적으로, 이러한 광학 현미경은 구성 가능한 십자선을 제공하여 관심 특징의 이상적인 위치를 나타낸다. 현미경은 완전히 디지털화될 수 있다. 외부 운동학적 장착부에 대한 광학 현미경 및 십자선의 초기 보정과 구성은 이온 또는 전자 빔의 위치와 광학 현미경의 십자선 또는 중심 사이의 일대일 대응을 보장할 수 있다.
(3) 샘플이 제자리에 고정되기 전에 샘플 홀더의 샘플을 미세 조절하는 수단, 즉, 미세 조절 디바이스가 존재한다. 이는 X,Y 마이크로미터 다이얼 또는 전동식 정밀 X,Y 스테이지 또는 임의의 다른 미세 위치설정 메커니즘의 형태일 수 있다. 이들은 광학 현미경 십자선 아래에 가시적 관심 특징이 위치할 때까지 조절될 수 있다.
(4) 샘플이 적절하게 위치되었을 때 샘플을 고정하는 수단, 즉, 고정 유닛이 존재한다. 이는 마찰이나 접착제, 왁스, 은 페인트, 탄소 테이프, 정전기 또는 수직력과 마찰을 개선시키는 자기 회로에 의존하여 달성될 수 있다. 고정 메커니즘은 샘플 홀더가 허용 가능한 것보다 더 큰 임의의 측방향 이동(예를 들어, 2um 미만, 10um 미만, 50um 미만)을 도입하지 않고 외부 운동학적 장착부에서 내부 운동학적 장착부로 운반될 수 있기에 충분하도록 설계된다.
정렬 서브시스템은 샘플 검사 구역 내에서 관심 구역의 배치를 용이하게 하기 위해 샘플 홀더에 대한 샘플의 신뢰할 수 있는 정렬을 제공한다.
이 정렬 서브시스템을 사용하여, 샘플 홀더 상에서의 샘플의 재현 가능한 위치설정이 가능하다. 이는 샘플의 다수의 구역을 검사해야 하는 경우에 유용할 수 있다. 이 경우에, 샘플을 언로딩하고 외부적으로 샘플 홀더에 재배치하는 것이 가능하다.
본 발명은 경사진 샘플, 회전된 샘플 또는 높이 조절된 샘플을 배제하지 않는다. 이러한 특별한 배향 또는 위치는 샘플 홀더에 대한 샘플의 부착에 의해, 또는, 이러한 배향 또는 위치를 위해 사전 구성된 운동학적 장착부에 의해 획득될 수 있다.
측방향 위치설정 반복성은 150 um보다 우수, 100 um보다 우수, 80 um보다 우수, 10 um보다 우수, 5 um보다 우수, 3 um보다 우수, 2 um보다 우수, 1 um보다 우수할 수 있다. 일반적으로 측방향 위치설정 반복성은 50um 범위에서 하한을 가질 수 있다. 특정 실시예에서, 이러한 측방향 위치설정 반복성은 50um보다 우수할 수 있다.
이러한 측방향 위치설정 반복성을 갖는 운동학적 장착부는 상업적으로 이용 가능하다.
하전 입자 컬럼은 하전 입자 검사 서브시스템으로 구현될 수 있다.
검사 시스템은 제1항 및 제5항과 관련하여 언급된 특징을 포함할 수 있으며, 즉, 앞서 설명한 특징을 모두 포함할 수 있다.
제6항에 따른 하전 입자 서브시스템은 샘플 검사에 유용한 것으로 입증되었다.
제7항에 따른 외부 이미징 디바이스는 샘플 홀더에서 샘플의 상대적 측방향 위치를 취득하는 데 유용한 것으로 입증되었다.
대안적으로, 외부 이미징 디바이스는 원하는 기점 또는 관심 특징을 찾기 위해 특정 파장에서 실리콘의 투명도를 활용할 수 있는 회로 편집 응용에서 특히 유용한 것으로 알려진 적외선 현미경(IR 현미경)일 수 있다. 대안적으로, 외부 이미징 디바이스는 특정 파장의 조명 아래에서 마커가 그 형광에 의해 쉽게 인식되는 많은 생명 과학 응용에서 특별한 관심을 끄는 형광 현미경일 수 있다.
제8항에 따른 샘플 스테이지는, 선택한 빔 아래에 거의 임의의 구역을 위치시키기 위해 샘플 위치를 조절하도록 설계된 종래 기술의 기계적 스테이지와 비교하여 진동 드리프트, 오염에 덜 취약하고 더 저렴하고 더 신뢰할 수 있는 기술로 매우 제한된 움직임 범위(예컨대, X 및 Y에서 1 mm)를 제공할 수 있다. 제한된 상대 이동을 가능하게 하는 샘플 스테이지의 이러한 제공은 덜 정밀한 외부 사전 정합을 허용한다. 샘플 홀더와 시스템 프레임 사이의 제한된 상대 이동은 2 mm 미만일 수 있다. 예를 들어, 압전 기계적 굴곡 스테이지가 이러한 샘플 스테이지에 적절한 제한된 이동 범위를 제공할 수 있다. 특히, 샘플 스테이지는 운동학적 장착부의 반복성보다 어떠한 더 많은 움직임도 제공할 필요가 없다.
대안적으로, 샘플 스테이지는 샘플 홀더와 검사 시스템의 프레임 사이의 상대 이동을 가능하게 하지 않고 프레임에 견고하게 고정될 수 있다.
제9항에 따르면, 광학 현미경, SEM, FIB와 같은 기기 제품군은 모두 동일한 운동학적 장착부에 의존하여 그 사이에서 신뢰적이고 반복 가능한 샘플 전달을 수행할 수 있다. 이는 전반적으로 동일한 운동학적 장착 방식이 채택되고 홀더 상에서 초기 샘플 위치설정이 수행된다면, 동일한 관심 구역을 이러한 모든 기기(모두 내부 스테이지가 없거나 제한됨)에서 이미징, 분석, 수정할 수 있게 한다. 세트의 시스템은 샘플 홀더에 고정된 것을 외부 운동학적 장착부에서 내부 운동학적 장착부로 전달하기 위한 전달 유닛을 공유할 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 샘플이 시스템에서 회수되고 후속하여 동일한 시스템에 다시 삽입되어야 할 때 샘플의 관심 특징의 재현 가능한 위치설정 가능하게 하는 방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적은 제10항에 따른 방법에 의해 충족된다.
이러한 방법의 이점은 상기 시스템 및 시스템 세트에 대해 설명된 것들이다.
방법의 수행 동안, 샘플 홀더 상의 샘플이 시스템의 내부 운동학적 장착부로부터 언로딩되고, 그 후, 특정 시간 기간의 경과가 허용될 수 있다. 특히, 이 방법의 수행 동안, 샘플이 이러한 특정 시간 기간 동안 제거될 수 있다. 이러한 시간 기간은 예를 들어 10분 이하의 짧은 시간 기간일 수 있거나, 예를 들어 1일 이상의 긴 시간 기간일 수 있다.
방법 수행 동안, 특정 기간 동안 샘플을 제거/언로딩한 후, 검사, 수정 또는 분석 방법의 초기 수행 동안의 원래 배치에 비해 높은 정밀도로 동일한 시스템에서 샘플이 나중에 재배치/재로딩된다.
샘플이 외부적으로 처리될 수 있거나, 또는 시스템을 다른 샘플에 사용할 수 있다. 샘플은 1 mm보다 우수, 500 um보다 우수, 100 um보다 우수, 10 um보다 우수 또는 5 um보다 우수한 위치설정 반복성으로 동일한 시스템에 재로딩될 수 있다. 일반적으로 이러한 반복성은 1um 구역에서 하한을 갖는다.
이하 본 발명의 예시적인 실시예가 첨부 도면과 관련하여 설명된다.
도 1은 하전 입자에 의해 샘플의 관심 구역을 검사하기 위한 검사 시스템의 실시예를 개략적인 단면도로 도시한다.
도 2는 또한 샘플 홀더를 일시적으로 수용하기 위한 외부 운동학적 장착부를 포함하는 샘플 홀더에 샘플을 사전 정렬하기 위한 정렬 서브시스템의 컴포넌트의 개략적인 단면도이다.
도 3 및 도 4는 도 2에 따른 샘플 홀더 및 외부 운동학적 장착부를 생성하는 처리의 순간적인 상황이다.
도 5는 (1) 검사 시스템의 하전 입자 편향 디바이스의 수평 편향 전압 생성 유닛 및 수직 편향 전압 생성 유닛의 디지털-아날로그 변환기(DAC)가 걸쳐지는 2차원 비트 공간과 (2) 샘플의 대응 픽셀 이미지 사이의 할당의 한 예이고, 픽셀 이미지의 각각의 인접 픽셀은 비트 공간의 DAC 코드에서 1 비트의 증분에 대응하고, 이러한 할당은 종래 기술의 예이다.
도 6은 본 발명에 따른 비트 공간과 픽셀 이미지 사이의 할당의 도 5와 유사한 도면이며, 픽셀 이미지의 인접 픽셀은 DAC 코드에서 1024 비트의 증분에 대응한다.
도 7은 본 발명에 따른 비트 공간과 픽셀 이미지 사이의 할당의 도 5와 유사한 도면이고, 픽셀 이미지의 각각의 인접 픽셀은 DAC 코드에서 512 비트의 증분에 대응한다.
도 8은 본 발명에 따른 비트 공간과 픽셀 이미지 사이의 할당의 도 5의 것과 유사한 도면이고, 픽셀 이미지의 인접 픽셀은 DAC 코드에서 100 비트의 증분에 대응한다.
도 9는 본 발명에 따른 비트 공간과 픽셀 이미지 사이의 할당의 도 5와 유사한 도면이며, 픽셀 이미지의 인접 픽셀은 DAC 코드에서 100 비트의 증분에 대응하고, 추가로, 픽셀 이미지는 도 8과 비교하여 이동되어 있다.
도 1은 하전 입자에 의해 샘플의 관심 구역을 검사하기 위한 검사 시스템의 실시예를 개략적인 단면도로 도시한다.
도 2는 또한 샘플 홀더를 일시적으로 수용하기 위한 외부 운동학적 장착부를 포함하는 샘플 홀더에 샘플을 사전 정렬하기 위한 정렬 서브시스템의 컴포넌트의 개략적인 단면도이다.
도 3 및 도 4는 도 2에 따른 샘플 홀더 및 외부 운동학적 장착부를 생성하는 처리의 순간적인 상황이다.
도 5는 (1) 검사 시스템의 하전 입자 편향 디바이스의 수평 편향 전압 생성 유닛 및 수직 편향 전압 생성 유닛의 디지털-아날로그 변환기(DAC)가 걸쳐지는 2차원 비트 공간과 (2) 샘플의 대응 픽셀 이미지 사이의 할당의 한 예이고, 픽셀 이미지의 각각의 인접 픽셀은 비트 공간의 DAC 코드에서 1 비트의 증분에 대응하고, 이러한 할당은 종래 기술의 예이다.
도 6은 본 발명에 따른 비트 공간과 픽셀 이미지 사이의 할당의 도 5와 유사한 도면이며, 픽셀 이미지의 인접 픽셀은 DAC 코드에서 1024 비트의 증분에 대응한다.
도 7은 본 발명에 따른 비트 공간과 픽셀 이미지 사이의 할당의 도 5와 유사한 도면이고, 픽셀 이미지의 각각의 인접 픽셀은 DAC 코드에서 512 비트의 증분에 대응한다.
도 8은 본 발명에 따른 비트 공간과 픽셀 이미지 사이의 할당의 도 5의 것과 유사한 도면이고, 픽셀 이미지의 인접 픽셀은 DAC 코드에서 100 비트의 증분에 대응한다.
도 9는 본 발명에 따른 비트 공간과 픽셀 이미지 사이의 할당의 도 5와 유사한 도면이며, 픽셀 이미지의 인접 픽셀은 DAC 코드에서 100 비트의 증분에 대응하고, 추가로, 픽셀 이미지는 도 8과 비교하여 이동되어 있다.
검사 시스템(1)은 하전 입자(4), 예를 들어, 이온 및/또는 전자에 의해 샘플(3)의 관심 구역(ROI)(2)을 검사하는 역할을 한다. 시스템은 하전 입자 디바이스(5), 예를 들어 주사 전자 현미경(SEM) 또는 집속 이온 빔(FIB) 디바이스를 포함한다. 하전 입자 디바이스(5)는 컬럼으로 설계되며 샘플 처리 챔버(7)의 프레임(6)에 장착된다. 하전 입자 디바이스(5)는, ROI(2)가 배치될 수 있는 주사 구역에서 하전 입자(4)의 주사 빔을 생성하기 위해 하전 입자 생성 유닛(8)과, 이어서, 하전 입자 편향 디바이스(9)를 갖는다.
배향 및 치수의 설명을 용이하게 하기 위해 다음에서는 데카르트 xyz 좌표계가 사용된다. 도 1에서, x-축은 우측을 향한다. y-축은 관점에서 멀어지는 도면 평면에 수직인 방향을 향하고 z-축은 위쪽을 향한다.
편향 디바이스(9)는 수평 편향 전압 생성 유닛(10) 및 수직 편향 전압 생성 유닛(11)에 연결된다. 수평 편향 전압 생성 유닛(10)은 수평 주사 이동, 즉, 하전 입자 빔의 +/-x 방향으로의 이동을 위한 수평 편향 전압을 생성한다. 수직 편향 전압 생성 유닛(11)은 수직 주사 이동, 즉, 하전 입자 빔의 +/-y 방향으로의 이동을 위한 수직 편향 전압을 생성한다.
편향 전압 생성 유닛(10, 11)은 아래에 설명된 바와 같이 시스템(1)의 추가 컴포넌트와 신호 연결되는 제어 전자 장치(11a)의 일부이다. 이러한 신호 연결은 도 1에서 이중 화살표로 시각화된다.
수평 편향 전압 생성 유닛(10)은 디지털-아날로그 변환기(DAC)(12)를 포함한다. 수직 편향 전압 생성 유닛(11)은 디지털-아날로그 변환기(DAC)(13)를 포함한다. DAC(12, 13)는 인접한 제어 전자 장치(11a) 내에 포함되며 편향 전압 생성 유닛(10 및 11)의 일부이다. 수평 편향은 DAC(12)를 포함하는 제어 전자 장치(11a) 내의 수평 편향 전압 생성 유닛(10)에 의해 제공된다. 수직 편향은 DAC(13)를 포함하는 제어 전자 장치(11a) 내의 수직 편향 전압 생성 유닛(11)에 의해 제공된다.
또한, 검사 시스템(1)은 수평 픽셀 해상도 및 수직 픽셀 해상도를 갖는 ROI(2)의 픽셀 이미지를 생성하기 위한 이미징 검출기(14)를 갖는다. 이하에서 이러한 이미징 검출기(14)는 검출기 디바이스 또는 이미지 제어 디바이스라고도 지칭된다. 이미지 검출기(14)는 제어 전자 장치(11a)와 신호 연결되어 있다.
도 6의 우측에는 이러한 픽셀 이미지(15)의 예가 문자 "F"의 형상을 갖는 예시적인 샘플 구조 이미지(16)와 함께 도시되어 있다. 픽셀 이미지(15)는 총 1024×1024 이미지 픽셀을 갖는다. 픽셀 이미지(15)는 1024×1024의 수평 픽셀 해상도와 수직 픽셀 해상도를 갖는다. 따라서, 이러한 픽셀 이미지 해상도는 10비트이다.
또 다른 실시예에서, 픽셀 이미지(15)의 수평 픽셀 해상도는 그 수직 픽셀 해상도와 상이할 수 있다.
편향 전압 생성 유닛(10, 11)의 DAC(12, 13)는 대응하는 수평 및 수직 픽셀 해상도보다 더 큰 디지털 해상도를 갖는다.
DAC(12, 13)의 디지털 해상도는 도 6에도 도시된 비트 공간(17)에 예시된 바와 같이 20비트일 수 있다. 이러한 비트 공간은 양방향으로 x, y 220 = 1048575 비트를 포함한다.
DAC(12, 13)의 디지털 해상도는 픽셀 해상도보다 더 적어도 2배 더 클 수 있다.
픽셀 이미지(15)의 픽셀 해상도 및/또는 DAC(12, 13)의 디지털 해상도는 2의 거듭제곱으로 설명될 수 있다. 일부 SEM 또는 FIB 기기는 전극의 전압이 아닌 코일의 전류로 빔 편향을 달성할 수 있다. 이러한 경우, DAC(12, 13)로부터의 신호는 단순히 전류로 변환된다.
DAC(12, 13)의 편향 전압 출력은 -10V와 +10V 사이의 범위에 있을 수 있다.
DAC(12, 13)의 선택된 전압 출력 값 설정의 설정 시간은 최대 1μs일 수 있다.
제어 전자 장치(11a)는 각각의 유닛(18, 19)으로 예시되는 이미지 줌 기능(18) 및 이미지 이동 기능(19)을 포함한다. 이미지 줌 기능(18)은 ROI(2)의 이미지 배율을 변경하는 역할을 한다. 이미지 이동 기능(19)은 ROI(2) 내의 이미지 위치를 변경하는 역할을 한다.
검사 시스템(1)은 이미지 검출기 디바이스(14)에 추가로 연결되는 제어 전자 장치(11a)와 신호 연결되는 조작자 제어 인터페이스(20)를 더 포함한다. 이하에서, 조작자 제어 인터페이스(20)는 또한 이미지 선택 디바이스로도 지칭된다. 기능 또는 유닛(18, 19)은 이미지 선택 디바이스(20) 또는 (도시된 바와 같이) 제어 전자 장치(11a)의 일부일 수 있다.
이미지 선택 디바이스(20)는 조작자 또는 자동화된 소프트웨어 알고리즘이 선택된 픽셀 이미지(15)의 각각의 이미지 픽셀과 DAC(12, 13)의 디지털 입력 사이의 할당을 선택하여 각각의 이미지 픽셀의 위치로 하전 입자 빔을 안내하는 데 필요한 수평 및 수직 편향 전압 출력 값을 생성하게 한다. 특히, 이미징 선택 디바이스(20) 또는 조작자 제어 인터페이스는 조작자가 원하는 이미지(15)의 개별 x 및 y 픽셀과 비트 공간(17) 내의 수평 및 수직 DAC 출력 값 사이의 할당을 선택할 수 있게 한다. 이러한 할당은 사용자가 이미지 해상도, 이미지 시야(FOV), x 및/또는 y 이미지 이동, 이미지의 회전 또는 왜곡과 같은 직관적인 변수를 지정할 수 있게 하는 그래픽 사용자 인터페이스를 통해 단순화된다. 이러한 할당이 설정되면, DAC(12, 13)가 하전 입자 빔을 각각의 이미지 픽셀의 위치로 안내하는 데 필요한 출력 값을 생성하면서 이미지 취득이 진행된다.
DAC를 통해 전압 출력을 생성하기 위해 DAC(12, 13)에 의해 제공되는 전체 비트 공간(17) 내에서 증폭기 교체가 필요하지 않다.
조작자 제어 인터페이스를 통한 각각의 선택된 할당은 원하는 편향 전압 출력 값에 가까운 다양한 가능한 디지털 입력 사이에서 선택하기 위한 근사화 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 이러한 근사화 단계는 비트 공간(17)의 비트 xi, xi+1 및/또는 yi, yi+1가 원하는 x/y 전압 출력 값을 근사화하는 데 적절한 것인지 여부를 판정하는 것을 돕는다.
조작자 제어 인터페이스에 의해 제공되는 이러한 근사화는 무작위화 처리를 포함할 수 있다. 또한, 이러한 할당은 이미지 보정 수요의 제공을 포함할 수 있다.
이미지 선택 디바이스(20)의 동작 원리는 도 5 내지 도 9를 참조하여 더 설명된다.
도 5는 종래 기술의 시스템에서 DAC의 비트 공간(21)과 픽셀 이미지(22) 사이의 종래 기술 할당을 도시한다. 여기에서, 픽셀 이미지(22)의 각각의 인접 픽셀은 각각의 DAC의 코드에서 1 비트의 증분에 대응한다. 비트 공간(21)과 픽셀 이미지(22)는 모두 1024×1024 해상도를 갖는다.
도 6 내지 도 9는 본 발명에 따른 검사 시스템(1)의 조작자 제어 인터페이스(20)에 의해 제공되는 상이한 픽셀 이미지 선택 결과를 도시한다.
도 6에서, 이미지(15)의 각각의 인접 픽셀(이미지 픽셀 증분 = 1)은 비트 공간(17)의 DAC 코드에서 1024 비트의 증분에 대응한다.
DAC(12, 13)의 적분 및 미분 선형성은 1 LSB(최하위 비트)보다 우수할 수 있다. 도 6의 실시예에서 전체 비트 공간(17)은 1024 비트의 DAC 코드 증분을 갖는 출력 전압을 생성하도록 조작자 제어 인터페이스(20)를 통해 프로그램된다. 예를 들어, 수평 DAC(12)의 1024 결과 비트 사용은 0, 1023, 2047, … 1048575가 될 것이다. 대체 할당을 통해, 또한 픽셀 해상도가 1024×1024를 초과하는 픽셀 이미지, 즉, 2048×2048, 4096×4096, … 심지어 1048576×1048576까지가 가능하다.
도 7은 확대된 픽셀 이미지(24)의 각각의 픽셀에 할당된 출력 전압을 생성하기 위해 사용 가능한 비트 공간(17)의 중심 1/4 영역(23)이 사용되는 상황을 도시한다. 이때, 이러한 중심 영역(23) 내의 비트 공간(17)의 각각의 DAC 값의 증분은 512가 될 것이다. 따라서, 결과적인 픽셀 이미지(24)는 도 6의 픽셀 이미지(15)에 비교하여 2배의 배율을 갖는다. 이 배율 변경을 달성하기 위해 증폭기를 변경할 필요가 없다.
도 8은 다른 배율의 예를 도시하며, 여기서, 비트 공간(17)의 더 제한된 중심 영역(25)은 다시 1024×1024의 픽셀 해상도로 픽셀 이미지(25a)를 생성하기 위해 100의 DAC 비트 증분에 대응한다. 이러한 DAC 비트 증분 100은 약 10배의 배율에 대응한다. 따라서, 전체 구조(16)의 작은 섹션이 이제 픽셀 이미지(25a)에 나타나 있다.
물론, 조작자 제어 인터페이스(20)를 통한 DAC 비트 증분의 상이한 선택을 통해 1000x의 배율 값까지의 다른 배율도 가능하다.
배율의 선택은 조작자 제어 인터페이스의 이미지 줌 유닛(18)을 사용하여 달성된다.
도 9와 관련하여 이미지 이동 유닛(19)과 함께 조작자 제어 인터페이스(20)의 동작이 예시된다. 여기에서, 비트 공간(17)의 DAC 비트 값에 따른 이미지(26)의 각각의 이미지 픽셀과 디지털 입력 사이의 각각의 할당은 이미지 이동 유닛을 통해 설정된다. 도 9의 실시예에서, 이는 도 8의 영역(25)을 새로운 이동 위치로 이동시켜 비트 공간(17) 내에 이동된 비트 영역(27)을 생성함으로써 수행된다. 이러한 이동된 비트 영역(27) 내에서, DAC 비트 증분 또한 도 8의 실시예에서와 같이 100이다. 따라서, 이미지(25a)의 배율은 26에 대해 변경되지 않지만 샘플의 다른 구역이 이미징되었다. 이러한 이미지 이동은 또한 서로 다른 전압 증폭기 사이의 교체를 필요로 하지 않는다.
또한, 검사 시스템(1)은 주요 컴포넌트가 도 2에 도시된 정렬 서브시스템(31)을 포함한다. 이러한 정렬 서브시스템(31)은 외부적으로 샘플 홀더(32)에 샘플(3)을 사전 정렬하는 역할을 하는 반면, 이러한 샘플 홀더(32)는 나중에 검사 시스템(1)의 샘플 스테이지(34)의 내부 운동학적 장착부(33)에 장착된다.
정렬 서브시스템(31)은 샘플러 홀더(32)에 대한 샘플(3)의 정렬 동안 샘플 홀더를 일시적으로 수용하기 위한 외부 운동학적 장착부(35)를 포함한다. 외부 운동학적 장착부(35)는 샘플 챔버(7) 외부에 위치한다. 외부 운동학적 장착부는 외부 운동학적 장착부(35)의 제조 동안 단단한 볼(37)이 가압되는 리세스(36)를 갖는다. 도 2에는 이러한 리세스/볼 쌍(36, 37) 중 2개가 도시되어 있다. 또한, 이러한 쌍의 또 다른 수, 특히 3개의 리세스/볼 쌍(36, 37)이 가능하다. 이는 샘플 홀더를 반복적으로 위치설정할 수 있는 운동학적 장착 시스템의 예로서 역할을 한다. 다른 설계는 실린더, 원추 또는 심지어 반복 가능한 위치설정 보장하기 위해 자석을 포함할 수 있다.
도 3 및 도 4는 외부 운동학적 장착부(35)의 제조 동안 순간적인 상황을 도시한다. 내부 운동학적 장착부(33)는 동일한 방식으로 제조될 수 있다.
도 3은 외부 운동학적 장착부(35), 볼(37) 및 샘플 홀더(32)를 미조립 조립식 부품으로 도시한다.
외부 운동학적 장착부(35)의 미조립 리세스(36)에 볼(37)을 위치시킨 후, 샘플 홀더(32)에 제공되는 상대 리세스(38)가 예비 배치된 볼(37)에 정렬된다. 외부 운동학적 장착부(35)의 각각의 리세스(36)에 대해 샘플 홀더(32)의 전용 상대 리세스(38)가 정렬된다. 이러한 정렬 후에, 외부 운동학적 장착부(35)와 샘플 홀더(32)는 가압력 Fi(도 4)로 함께 가압된다. 이러한 임프레싱 단계 동안, 볼(37)은 외부 운동학적 장착부의 각각의 리세스(36) 내로 가압된다. 리세스(36)에 대한 볼(37)의 이러한 임프레싱 상대 위치는 각각의 볼(37)이 각각의 상대 리세스(38)에 완벽하게 맞춰지도록 한다. 도 4의 임프레싱 단계 후, 샘플 홀더(32) 및 외부 운동학적 장착부(35)의 운동학적 위치 할당 컴포넌트의 제조가 완료된다. 이러한 외부 운동학적 장착부는 500um보다 우수한 외부 운동학적 장착부(35) 또는 내부 운동학적 장착부(33)에 대한 샘플 홀더(32)의 위치 반복성을 갖는 샘플 홀더의 반복 가능한 분리 및 재장착을 제공하고, 이러한 위치 반복성은 100um보다 우수할 수 있고, 20um보다 우수할 수 있으며, 또한 2um보다 우수할 수 있고, 특히 1um보다 우수할 수 있다.
특히, x 및/또는 y 방향의 측방향 위치설정 반복성은 위에 주어진 μm 값보다 우수하다.
또한, 정렬 서브시스템(31)은 외부 운동학적 장착부(35)에 장착될 때 샘플 홀더(32) 상의 샘플(3)의 상대 위치, 특히 상대적인 측방향 위치를 취득하기 위한 외부 이미징 디바이스(39)를 갖는다. 외부 이미징 디바이스(39)는 광학 현미경, 적외선(IR) 현미경 또는 형광 현미경일 수 있다.
또한, 정렬 서브시스템(31)은 외부 운동학적 장착부(35)에 장착될 때 샘플 홀더(32) 상의 샘플(3)의 상대적 측방향 위치를 조절하기 위한 x 및 y 미세 조절 디바이스(40)를 갖는다.
또한, 정렬 서브시스템(31)은 미세 조절 디바이스(40)를 통한 미세 조절 후에 선택된 상대 측방향 위치에서 샘플 홀더(32) 상의 샘플(3)을 고정하기 위한 고정 유닛(41)을 포함한다.
일 실시예에서, x 및 y 위치설정 디바이스(40)는 샘플(3)이 샘플 홀더(32)에 걸쳐 활주되게 하는 x 및 y 정밀 마이크로미터로서 실현된다. 다른 실시예에서, 위치설정 디바이스(40)는 전동식 리드 스크류 또는 압전-기계적 위치설정 시스템으로서 실현된다. 일반적으로, 조작자는 관심 인식 가능한 특징 또는 기점이 관찰될 때까지 관찰 현미경, 즉, 외부 이미징 디바이스(39)로 그 위치를 받아들이면서 샘플이 조절되게 할 것이다. 그 후, 샘플(3)은 샘플 홀더(32)에 고정되거나 기계적으로 부착된다. 이러한 부착은 샘플을 홀더에 부착하기 위해 현미경 검사에서 관례적으로 사용되는 바와 같이 임시 접착제로 달성할 수 있다. 예는 은 페인트, 탄소 페인트, 에폭시, 접착제, 기계적 클램핑 메커니즘 또는 자기 클램핑 메커니즘을 포함한다.
외부 이미징 디바이스(39)는 하전 입자 빔(4)이 내부 장착부(33)에 대해 위치되는 것과 동일한 방식으로 외부 장착부(35)에 대해 정렬될 수 있다.
도 3 및 도 4와 관련하여 앞서 설명한 것과 동일한 처리 단계로, 샘플 스테이지(34)의 내부 운동학적 장착부(33)가 생성된다. 이러한 생성 동안, 외부 운동학적 장착부(35)의 생성 동안에도 사용되었던 동일한 샘플 홀더(32)가 사용될 수 있다. 내부 운동학적 장착부(33)는 또한 리세스(36) 및 볼(37)을 갖는다. 내부 운동학적 장착부(33)는 샘플 스테이지(34)에서 샘플 홀더(32)를 수용하는 역할을 한다. 내부 운동학적 장착부(33)는 샘플 홀더(32)에 대한 내부 운동학적 장착부(33)의 측방향 x/y 위치에 관한 측방향 위치설정 반복성을 가지며, 이는 외부 운동학적 장착부(35)의 위치 반복성에 필적한다. 내부 운동학적 장착부(33)는 샘플 챔버(7) 내에 위치한다.
또한, 검사 시스템(1)은 도 2에 개략적으로 도시된 전달 유닛(42)을 포함하며, 이는 샘플 홀더(32)에 고정된 샘플(3)을 샘플 챔버(7)의 각각의 에어 로크(도시되지 않음)를 통해 외부 운동학적 장착부(35)로부터 내부 운동학적 장착부(33)로 전달하는 역할을 한다.
특정 실시예에 따라, 샘플 스테이지(34)는 샘플 홀더(32)와 검사 시스템(1)의 프레임(6) 사이의 매우 제한된 상대 이동을 허용하는 이동 스테이지(43)에 장착될 수 있다.
정렬 서브시스템(31)은 시스템(1)이 그 예시인 여러 시스템에 의해 공유될 수 있다. 정렬 서브시스템(31)을 공유하는 시스템은 하전 입자의 사용을 통해 상이한 방식으로 샘플(3)의 ROI(2)를 검사, 수정 또는 분석하기 위한 시스템 세트를 구성할 수 있다. 또한, 모든 개별 시스템은 내부 운동학적 장착부(33)와 유사한 내부 운동학적 장착부를 포함한다. 세트의 이러한 모든 개별 시스템은 정렬 서브시스템(31)을 공유한다.
검사 시스템(1)을 사용하여 샘플(3)의 관심 구역(2)을 검사하는 방법에서, 샘플(3)은 샘플 홀더(32)의 상부에 놓인다. 그 다음, 샘플 홀더(32)는 외부 운동학적 장착부(35)에 장착된다. 그 후, 외부 이미징 디바이스(39)를 사용하여 샘플 홀더(32) 상의 샘플(3)의 상대 위치를 취득한다. 그 후, 미세 조절 디바이스(40)를 사용하여 샘플 홀더(32)에서 샘플(3)의 상대 위치의 미세 조절이 이루어진다. 이러한 조절은 후속 검사 단계에서 ROI(2)의 검사를 가능하게 하는 주어진 상대 위치가 생성되도록 이루어진다. 이러한 조절 후에, 샘플 홀더(32) 상의 샘플(3)은 샘플 홀더(32) 상의 샘플(3)의 상대 위치를 고정하기 위해 고정 유닛(41)을 사용하여 고정된다. 그 후, 미세 조절되고 고정된 샘플(3)이 있는 샘플 홀더(32)는 전달 유닛(42)을 사용하여 외부 운동학적 장착부(35)에서 내부 운동학적 장착부(33)로 이송된다. 그 후, 샘플(3)의 관심 구역(2)이 각각의 시스템으로 검사된다.
검사 시스템(1)은 처리 가스를 ROI(2)로 전달하기 위한 가스 덕트(46), 이러한 가스 덕트 내의 차단 밸브(47)를 포함하는 가스 주입 서브시스템(45)을 더 갖는다. 처리 가스는 가스 덕트(46)와 가스 연결되어 있는 가열 도가니(48)를 통해 전달된다.
또한, 샘플 챔버(7)는 샘플 챔버(7)에 연결되는 펌프 채널(49)을 통해 진공 펌프(50)에 유체 연결된다.
Claims (10)
- 하전 입자(4)에 의해 샘플(3)의 관심 구역(2)을 검사, 수정 또는 분석하기 위한 시스템(1)이며, 시스템(1)은
- 수평 픽셀 해상도와 수직 픽셀 해상도를 갖는 픽셀 이미지(15; 24; 25a; 26)를 생성하는 검출기 디바이스(14);
- 관심 구역(2)이 배치될 수 있는 주사 구역에서 주사 하전 입자 빔을 생성하기 위한 하전 입자 편향 디바이스(9)로서, 하전 입자 편향 디바이스(9)는
-- 하전 입자 빔의 수평 편향을 생성하는 수평 편향 유닛(10),
-- 하전 입자 빔의 수직 편향을 생성하는 수직 편향 유닛(11)을 갖고,
-- 수평 편향 유닛(10) 및/또는 수직 편향 유닛(11)은 수평 픽셀 해상도 및/또는 수직 픽셀 해상도보다 더 큰 디지털 해상도를 갖는 디지털-아날로그 변환기, DAC(12, 13)에 의해 제어되는, 하전 입자 편향 디바이스,
- 검출기 디바이스(14) 및 편향 전압 생성 유닛(10, 11)과 신호 연결되는 조작자 제어 인터페이스(20)로서,
-- 원하는 픽셀 이미지(15; 24; 25a; 26)의 각각의 이미지 픽셀, 및
-- 하전 입자 빔을 각각의 이미지 픽셀의 위치로 안내하는 데 필요한 수평 및/또는 수직 편향 신호를 생성하는 디지털-아날로그 변환기(12, 13)의 디지털 입력
사이의 할당을 선택하기 위한, 조작자 제어 인터페이스를 포함하는, 시스템. - 제1항에 있어서, 픽셀 이미지(15; 24; 25a; 26)의 픽셀 해상도 및 디지털-아날로그 변환기(12, 13)의 DAC 해상도는 2의 거듭제곱으로 설명될 수 있고, DAC 해상도는 픽셀 해상도의 적어도 2배를 초과하는, 시스템.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 조작자 제어 인터페이스(20)는 선택된 줌 이미지(24; 25a; 26) 각각의 이미지 픽셀과 디지털-아날로그 변환기의 디지털 입력(12, 13) 사이의 각각의 할당을 통해 관심 구역(2)의 이미지 배율을 변경하는 이미지 줌 기능(18)을 포함하는, 시스템.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 조작자 제어 인터페이스(20)는 선택된 이동 이미지(26)의 각각의 이미지 픽셀과 디지털-아날로그 변환기의 디지털 입력(12, 13) 사이의 각각의 할당을 통해 관심 구역(2) 내의 이미지 위치를 변경하기 위한 이미지 이동 기능(19)을 포함하는, 시스템.
- 하전 입자(4)에 의해 샘플(3)의 관심 구역(2)을 검사, 수정 또는 분석하기 위한 시스템(1)이며, 시스템(1)은
- 관심 구역(2)이 배치될 수 있는 주사 구역에서 주사 하전 입자 빔을 생성하기 위한 하전 입자 생성 디바이스(8) 및 하전 입자 편향 디바이스(9)를 포함하는 하전 입자 컬럼(5),
- 샘플 스테이지(34)를 갖는 샘플 챔버(7),
- 샘플 챔버(7)의 샘플 스테이지(34)에 나중에 장착될 샘플 홀더(32)에 샘플(3)을 사전 정렬하기 위한 정렬 서브시스템(31)으로서, 정렬 서브시스템(31)은
-- 샘플 홀더(32)를 일시적으로 수용하기 위한 외부 운동학적 장착부(35)로서, 외부 운동학적 장착부(35)는 샘플 홀더(32)에 대해 200um보다 우수한 측방향 위치설정 반복성을 갖고, 외부 운동학적 장착부(35)는 샘플 챔버(7) 외부에 위치하는, 외부 운동학적 장착부,
-- 외부 운동학적 장착부(35)에 장착될 때 샘플 홀더(32)에서 샘플(3)의 상대적 측방향 위치를 취득하기 위한 외부 이미징 디바이스(39),
-- 외부 운동학적 장착부(35)에 장착될 때 샘플 홀더(32)에서 샘플(3)의 상대적 측방향 위치를 미세 조절하는 미세 조절 디바이스(40),
-- 미세 조절 후 선택된 상대 측방향 위치에서 샘플 홀더(32)의 샘플(3)을 고정하는 고정 유닛(41)을 포함하는, 정렬 서브시스템,
- 샘플 스테이지(34)에서 샘플 홀더(32)를 수용하는 내부 운동학적 장착부(33)로서, 내부 운동학적 장착부(33)는 외부 운동학적 장착부(35)에 대해 적어도 위치설정 반복성인 샘플 홀더(32)에 대한 측방향 위치설정 반복성을 가지고, 내부 운동학적 장착부(33)는 샘플 챔버(7) 내에 위치하는, 내부 운동학적 장착부,
- 외부 운동학적 장착부(35)로부터 내부 운동학적 장착부(33)로 샘플 홀더(32)에 고정된 샘플(3)을 전달하기 위한 전달 유닛(42)을 포함하는, 시스템. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 하전 입자 컬럼(5)은
- 집속 이온 빔(FIB) 서브시스템,
- 주사 전자 현미경(SEM) 서브시스템으로 이루어지는 그룹 중 하나인, 시스템. - 제5항 또는 제6항에 있어서, 외부 이미징 디바이스(39)는
- 광학 현미경,
- 적외선 현미경,
- 형광 현미경으로 이루어지는 그룹 중 하나인, 시스템. - 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 샘플 스테이지(34)는 샘플 홀더(32)와 시스템(1)의 프레임(6) 사이에서 500um 미만의 상대 이동을 가능하게 하는, 시스템.
- 하전 입자(4)에 의한 검사, 수정 또는 분석을 포함하는 다양한 방식으로 샘플(3)의 관심 구역(2)을 검사, 수정 또는 분석하기 위한 시스템(1)의 세트이며, 이러한 시스템(1) 중 하나는 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 시스템이고, 세트의 모든 개별 시스템은
- 관심 구역(2)이 배치될 수 있는 구역에서 샘플(3)을 검사, 수정 또는 분석하기 위한 하전 입자 컬럼(5),
- 샘플 스테이지(34)를 갖는 샘플 챔버(7)를 포함하고,
세트의 시스템은
- 공통 정렬 서브시스템(31)을 공유하고,
- 공통 정렬 서브시스템은 샘플 챔버(7)의 샘플 스테이지(34)에 나중에 장착될 샘플 홀더(32) 상에 샘플(3)을 사전 정렬하기 위한 것이고, 정렬 서브시스템(31)은
-- 샘플 홀더(32)를 일시적으로 수용하기 위한 외부 운동학적 장착부(35)로서, 외부 운동학적 장착부(35)는 샘플 홀더(32)에 대해 200um보다 우수한 측방향 위치설정 반복성을 갖고, 외부 운동학적 장착부(35)는 샘플 챔버(7) 외부에 위치하는, 외부 운동학적 장착부,
-- 외부 운동학적 장착부(35)에 장착될 때 샘플 홀더(32)에서 샘플(3)의 상대적 측방향 위치를 취득하기 위한 외부 이미징 디바이스(39),
-- 외부 운동학적 장착부(35)에 장착될 때 샘플 홀더(32)에서 샘플(3)의 상대적 측방향 위치를 미세 조절하는 미세 조절 디바이스(40),
-- 미세 조절 후 선택된 상대 측방향 위치에서 샘플 홀더(32)의 샘플(3)을 고정하는 고정 유닛(41)을 포함하고,
세트의 모든 개별 시스템은
- 샘플 스테이지(34)에서 샘플 홀더(32)를 수용하는 내부 운동학적 장착부(33)로서, 내부 운동학적 장착부(33)는 외부 운동학적 장착부(35)에 대해 적어도 위치설정 반복성인 샘플 홀더(32)에 대한 측방향 위치설정 반복성을 가지고, 내부 운동학적 장착부(33)는 샘플 챔버(7) 내에 위치하는, 내부 운동학적 장착부를 포함하는, 시스템의 세트. - 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 시스템(1)을 사용하여 하전 입자(4)에 의해 샘플(3)의 관심 구역(2)을 반복적으로 검사, 수정 또는 분석하는 방법이며,
- 샘플(3)을 샘플 홀더(32)에 부착하는 단계,
- 샘플 홀더(32)를 외부 운동학적 장착부(35)에 장착하는 단계,
- 외부 이미징 디바이스(39)를 사용하여 샘플 홀더(32)에서 샘플(3)의 상대 위치를 취득하는 단계,
- 미세 조절 디바이스(40)를 사용하여 샘플 홀더(32)에서 샘플(3)의 상대 위치를 미세 조절하는 단계로서, 이러한 조절은 주어진 상대 위치가 후속 검사, 수정 또는 분석 단계에서 관심 구역(2)의 검사, 수정 또는 분석을 가능하게 하도록 이루어지는, 미세 조절 단계,
- 미세 조절 후 샘플 홀더(32)에 샘플(3)을 고정하는 단계,
- 미세 조절된 샘플(3)이 있는 샘플 홀더(32)를 외부 운동학적 장착부(35)에서 시스템의 샘플 챔버(7) 내부의 내부 운동학적 장착부(33)로 전달하는 단계,
- 시스템으로 샘플(3)의 관심 구역(2)을 검사, 수정 또는 분석하는 단계,
- 시스템(1)에서 내부 운동학적 장착부(33)로부터 샘플 홀더(32)에 샘플(3)을 언로딩하고, 시간 경과를 허용하는 단계, 및
- 샘플(3)을 동일한 시스템(1)에 다시 로딩하고 주사 구역의 500um 내에서 관심 구역을 찾는 단계를 포함하는, 방법.
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2022
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