KR20240042510A - 입자 빔으로 샘플을 분석 및/또는 처리하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

입자 빔으로 샘플을 분석 및/또는 처리하기 위한 장치 및 방법 Download PDF

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KR20240042510A
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칼 짜이스 에스엠티 게엠베하
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Abstract

입자 빔(114)으로 샘플(10)을 분석 및/또는 처리하기 위한 장치(100, 400)로서,
입자 빔(114)을 제공하기 위한 제공 유닛(110); 및
상기 제공 유닛(110)에 부착된 시험 구조체(200)를 포함하고,
상기 입자 빔(114)을 사용하여 상기 시험 구조체(200) 상에 에칭 공정 및/또는 퇴적 공정을 구현하도록 구성되는, 장치가 제안된다.

Description

입자 빔으로 샘플을 분석 및/또는 처리하기 위한 장치 및 방법
본 발명은 입자 빔으로 샘플을 분석 및/또는 처리하기 위한 장치 및 상응하는 방법에 관한 것이다.
2021년 8월 11일자로 출원된 우선권 출원 DE 10 2021 120 913의 전체 내용이 본원에 참조로 포함된다.
마이크로리소그래피는 마이크로구조화된 부품, 예를 들면 집적 회로를 제조하는 데 사용된다. 마이크로리소그래피 공정은 조명 시스템 및 투영 시스템을 갖는 리소그래피 장치를 사용하여 수행된다. 조명 시스템에 의해 조명된 마스크(레티클)의 이미지는 이 경우 투영 시스템에 의해, 감광층(포토레지스트)으로 코팅되고 투영 시스템의 이미지 평면에 배열되는, 예를 들면 실리콘 기판과 같은 기판 상에, 마스크 구조를 기판의 감광성 코팅으로 전사하기 위해 투영된다.
이 경우, 마스크 또는 리소그래피 마스크는 다수의 노광에 사용되므로, 상기 마스크에 결함이 없는 것이 매우 중요하다. 따라서, 결함에 대해 리소그래피 마스크를 검사하고, 식별된 결함을 수리하기 위해 상당한 노력을 기울인다. 리소그래피 마스크의 결함은 수 나노미터 범위의 크기를 가질 수 있다. 이러한 결함을 수리하려면 수리 공정에 대해 매우 높은 공간 분해능을 제공하는 장치가 필요하다.
이러한 목적을 위한 적절한 장치는 입자 빔 유도 공정에 기초하여 국부 에칭 또는 퇴적 공정을 활성화한다.
EP 1 587 128 B1은 화학 공정을 개시하기 위해, 하전 입자의 빔, 특히 전자 현미경의 전자 빔을 사용하는 이러한 하나의 장치를 개시한다. 하전 입자의 사용은 샘플이 전도성이 없거나 전도성이 단지 좋지 않은 경우 샘플의 하전을 발생시킬 수 있다. 이는 제어되지 않은 빔 편향으로 이어져, 달성 가능한 공정 분해능을 제한할 수 있다. 따라서 차폐 요소를 처리 위치에 매우 가깝게 배열함으로써 샘플의 하전을 최소화하고 공정 분해능 및 제어를 개선하는 것이 제안된다.
DE 102 08 043 A1은 가스로부터의 재료 퇴적, 예를 들면 화학 증기 퇴적(CVD) 또는 공급되는 반응 가스를 이용한 재료 제거에 의해 재료를 처리하는 방법에 사용 가능한 재료 처리 시스템을 개시한다. 이 경우, 특히 재료 퇴적 또는 재료 제거를 초래하는 가스 반응은 처리될 워크피스의 영역으로 향하는 에너지 빔에 의해 개시된다.
DE 10 2019 200 696 B4는 포토마스크 상에서 요소의 위치를 결정하기 위한 장치를 개시한다. 마커(550, 850 및 950)가 사용된다.
이러한 종류의 공정을 정확하게 구현할 수 있으려면, 장치의 매우 다양한 상이한 작동 매개변수에 대한 높은 제어가 필요하다. 지금까지, 빔 분석 또는 재료 콘트라스트 분석의 방법 또는 에칭 공정 또는 퇴적 공정과 같은 입자 빔 유도 공정의 분석에는 예를 들면 공정의 시작 시, 다양한 샘플을 장치에 로드해야 했다. 여기서 매번 장치의 작동을 중단해야 하고, 예를 들면 공정 분위기가 파괴되기 때문에, 명목상으로는 장치의 작동 매개변수가 동일함에도 불구하고 후속 공정에서 작동의 차이가 발생할 수 있다. 이는 예를 들면 입자 빔의 시준, 검출기의 작동 매개변수, 공정 가스에 대한 밸브 설정 등과 관련이 있다. 또한, 지금까지 복잡한 방식과 시간 지연으로만 공정 분위기의 실제 조성을 확인하는 것이 가능했기 때문에 공정을 모니터링하는 것이 어려웠다.
따라서 이 목적을 위해 장치의 작동을 중단할 필요 없이, 특히 공정 분위기를 유지하면서 현장에서(in situ) 분석 및/또는 처리 작업의 성능을 위한 중요한 작동 및/또는 공정 매개변수를 결정 및/또는 제어하는 것이 바람직하다.
이러한 배경에 비추어, 본 발명의 목적은 입자 빔으로 샘플을 분석 및/또는 처리하기 위한 개선된 장치, 및 상응하는 방법을 제공하는 것이다.
제 1 양태에 따라, 입자 빔으로 샘플을 분석 및/또는 처리하기 위한 장치가 제안된다. 장치는,
입자 빔을 제공하기 위한 제공 유닛,
전기적 및/또는 자기적 차폐를 위한 차폐 요소로서, 입자 빔이 샘플로 통과하기 위한 관통 개구를 갖고, 차폐 요소 및/또는 상기 차폐 요소를 유지하기 위한 유지 요소가 적어도 하나의 시험 구조체를 갖는, 상기 차폐 요소,
입자 빔이 시험 구조체 상에 입사될 수 있도록 입자 빔, 차폐 요소 및/또는 유지 요소를 정렬하기 위한 정렬 유닛, 및
입자 빔이 시험 구조체 상에 입사될 때 입자 빔과 시험 구조체의 상호작용에 따라 장치의 적어도 하나의 현재 작동 매개변수 및/또는 공정 매개변수를 결정하기 위한 결정 유닛을 포함한다.
이 장치는 적어도 하나의 현재 작동 매개변수 및/또는 공정 매개변수가 현장에서 결정될 수 있다는 이점을 갖는다. 이는 장치에 이미 도입된 샘플에 대한 계획된 분석 및/또는 처리 작업을 위한 현재 작동 매개변수 및/또는 공정 매개변수가 먼저 시험 구조체를 사용하여 확인될 수 있고, 그런 다음, 분석 및/또는 처리 작업이 결정된 현재 작동 및/또는 공정 매개변수에 기초하여 구현될 수 있음을 의미한다. 이는, 특히 샘플이 이미 도입되어 있으므로 결정 및 후속 분석 또는 처리 동안 공정 분위기가 지속적으로 유지되는 점에서 기존 장치와 상이하다. 따라서 현장에서의 공정 제어의 가능성이 창출된다. 특히, 분석 및/또는 처리를 시작하기 전에 먼저 각각의 작동 및/또는 공정 매개변수를 최적으로 설정하거나 조정하는 것이 이러한 방식으로 가능하다.
샘플은, 예를 들면 10nm - 10㎛ 범위의 특성부 크기를 갖는 리소그래피 마스크이다. 이는, 예를 들면 DUV 리소그래피용 투과형 리소그래피 마스크(DUV: "심자외선", 30 - 250nm 범위의 작동 광 파장) 또는 EUV 리소그래피용 반사형 리소그래피 마스크(EUV: "극자외선", 1 - 30nm 범위의 작동 광 파장)일 수 있다. 이 경우에 수행되는 처리 공정은, 예를 들면 재료가 샘플의 표면으로부터 국부적으로 제거되는 에칭 공정, 재료가 샘플의 표면에 국부적으로 적용되는 퇴적 공정, 및/또는 패시베이션 층을 형성하거나 층을 압축하는 등의 유사한 국부적 활성화 공정을 포함한다.
입자 빔은 특히, 예를 들면 이온, 전자 또는 양전자와 같은 하전 입자이다. 따라서, 제공 유닛은 예를 들면 이온원 또는 전자원을 포함하는 빔 생성 유닛을 갖는다. 하전 입자로 구성된 입자 빔은 영향을 받을 수 있으며, 즉 예를 들면 전기장 및 자기장에 의해 가속되고, 지향되고, 성형되고 및/또는 포커싱될 수 있다. 이를 위해, 제공 유닛은 상응하는 전기장 및/또는 자기장을 생성하도록 구성된 다수의 요소를 가질 수 있다. 상기 요소는 특히 빔 생성 유닛과 차폐 요소 사이에 배열된다. 입자 빔은 바람직하게는 현재 작동 및/또는 공정 매개변수를 결정하기 위해 시험 구조체 상에 포커싱된다. 이는, 예를 들면 입자 빔이 시험 구조체에 부딪힐 때, 입자 빔이 미리 규정된 직경, 특히 가장 작은 직경을 갖는다는 것을 의미하는 것으로 이해된다. 제공 유닛은 바람직하게는 상술한 요소가 그 안에 배열되어 있는 전용 하우징을 포함하며, 하우징은 바람직하게는, 예를 들면 10-6 - 10-8mbar의 잔류 가스 압력으로 유지되는 진공 하우징으로서 구현된다.
차폐 요소는 유지 요소에 의해 유지될 수 있다. 차폐 요소는, 예를 들면 유지 요소에 의해 제공 유닛의 개구 - 이 개구를 통해 입자 빔이 처리 위치에서 샘플 상으로 안내됨 - 또는 개구 상에 배치되며, 특히 빔 방향으로 장치의 샘플 스테이지에 대해 제공 유닛의 가장 가까운 구성요소를 형성한다. 유지 요소와 차폐 요소 사이의 연결은, 예를 들면 용접, 클램핑 및/또는 접착제 결합에 의해 이루어질 수 있다. 유지 요소 및 차폐 요소는 하나의 파트(one-part) 또는 하나의 피스(one-piece)의 설계일 수 있다. "하나의 파트"는 유지 요소와 차폐 요소가 조합되어 하나의 유닛을 형성하는 것을 의미한다. 이는 억지 잠금(force-locking), 형태 끼워맞춤(form-fitting) 및/또는 점착(cohesive) 방식으로 이루어질 수 있다. 억지 잠금식 연결은 서로 연결될 표면 상에 수직력이 가해지는 것을 전제로 한다. 억지 끼워맞춤식 연결은 마찰식 맞물림에 의해 얻어질 수 있다. 정적 마찰에 의해 발생하는 반력을 초과하지 않는 한, 면의 상호 변위가 방지된다. 억지 잠금식 연결은 또한 자기적 억지 잠금식 맞물림으로서 존재할 수 있다. 상호 잠금식 연결은, 하나가 다른 하나의 내측으로 또는 하나가 다른 하나의 뒤로 맞물리는 적어도 2개의 연결 파트너에 의해 얻어진다. 점착 연결에서, 연결 파트너는 원자력 또는 분자력에 의해 함께 유지된다. 점착 연결은 연결 수단의 파괴에 의해서만 분리될 수 있는 해제 불가능한 연결이다. 점착은 예를 들면 접착제 결합, 납땜 또는 용접에 의한 연결을 가능하게 한다. 본 문맥에서 "하나의 피스"가 의미하는 바는, 유지 요소와 차폐 요소가 1차 성형 공정, 예를 들면 주조 또는 압출에서 하나의 동일한 재료로 제조되었다는 의미이다.
유지 요소는 차폐 요소를 제공 유닛 또는 이의 진공 하우징 상에 고정하는 고정 수단의 형태를 취할 수 있다.
유지 요소는, 예를 들면 부분적으로 또는 전체적으로 니켈-은으로 제조되었다. 차폐 요소는, 예를 들면 부분적으로 또는 전체적으로 니켈로 제조되었다.
실시형태에 있어서, 유지 요소 및 차폐 요소는 하나의 구성요소의 형태, 특히 모놀리식 형태를 취한다. 이는 특별한 제조 방법, 특히 LIGA 제작 방법(LIGA: German Lithographie, Galvanik und Abformung[리소그래피, 전기 도금 및 성형]의 약자)에 의해 가능하다.
장치는, 예를 들면 스캐닝 전자 현미경이다. 높은 분해능을 달성하기 위해서는 전자 빔은 특히 전자 에너지, 샘플 상에 충돌할 때의 빔 직경(이하 포커스라고 함) 및 충돌 지점의 경시적 안정성과 관련하여 매우 정확하게 제어되어야 한다. 특히 전기적으로 비전도성이거나 단지 약간만 전도성인 재료로 구성된 섹션을 갖는 샘플의 경우, 하전 입자의 입사는 전기장을 형성하는 샘플 상의 전하의 축적을 초래한다. 입자 빔의 입자뿐만 아니라, 예를 들면 이미지를 생성하기 위해 검출되는 2차 전자 및 후방 산란 전자가 전기장의 영향을 받아, 예를 들면 분해능을 감소시킬 수 있다.
전기적 차폐 요소는 샘플 상에 축적된 전하에 의해 생성된 전기장을 차폐하기 위한 차폐 요소일 수 있다. 예를 들면, 차폐 요소는 상기 전하의 전기장을 차폐하는 작업, 즉 상기 전기장을 공간적으로, 특히 차폐 요소와 샘플 사이의 가능한 가장 작은 갭으로 구획하는 작업을 이행한다. 이를 위해, 차폐 요소는 전기 전도성 재료를 포함한다. 예로서, 차폐 요소는 차폐 요소에 충돌하는 전하가 소산되도록 접지된다. 다른 실시형태에 있어서, 차폐 요소는 자기장을 차폐한다. 또한, 전기장 및/또는 자기장이 샘플에 의해(특히 샘플 상에 축적된 전하에 의해) 생성되지 않는(또는 독점적으로 생성되지 않는) 경우일 수 있다. 전기장 및/또는 자기장은 또한 장치 내에서, 특히 제공 유닛 내에서(예를 들면, 전자 빔 컬럼 내에서) 유래하거나, 또는 다른 곳에 위치될 수 있다.
차폐 요소 자체는 바람직하게는 2차원 형태이다. 표면은 3차원 형태를 형성할 수 있으며, 이 표면은 샘플 스테이지의 방향으로 볼록한 섹션을 갖는다. 볼록한 섹션은 바람직하게는 샘플 스테이지에 가장 가까운 섹션을 형성하고, 즉 샘플 스테이지 또는 샘플과 차폐 요소 사이의 거리가 볼록한 섹션의 영역에서 가장 작다. 볼록한 섹션에서 차폐 요소는 관통 개구를 갖고, 이 관통 개구를 통해 입자 빔이 통과하고 샘플 상에 입사한다. 입자 빔이 나오는 차폐 요소 위의 공간 영역에서, 샘플 상에 위치한 전하의 전기장은 차폐 요소에 의해 효과적으로 차폐된다. 차폐 요소는 추가의 관통 개구를 가질 수 있고, 여기서 하나 이상의 관통 개구는 또한 차폐 요소의 볼록한 섹션 바깥쪽에 배열될 수 있다. 여기서 용어 "볼록한"은 빔 소스의 관점으로부터 이해되어야 한다는 점에 유의해야 한다. 샘플 또는 샘플 스테이지의 관점으로부터. 볼록한 섹션은 오목한 섹션으로도 간주될 수 있다. 볼록한 섹션 외에도, 차폐 요소는 또한 오목한 섹션을 포함할 수 있다. 볼록한 섹션은 또한 샘플 스테이지로 향하는 방향으로의 차폐 요소의 스웰링 또는 벌지로 지칭될 수 있다.
예로서, 입자 빔으로 샘플을 분석 또는 처리하는 동안 차폐 요소의 볼록한 섹션은 샘플로부터 최대 100㎛, 바람직하게는 최대 50㎛, 바람직하게는 최대 25㎛, 보다 바람직하게는 최대 10㎛ 떨어져 있다. 거리가 작을수록 전기 간섭장이 입자 빔에 미치는 영향이 적을 수 있다.
결과적으로, 샘플을 분석 및/또는 처리하는 동안 입자 빔은 매우 정확하게 제어될 수 있으며, 랜덤한 및/또는 제어 불가능한 간섭 영향을 덜 받는다. 따라서 스캐닝 전자 현미경에서와 같이 이미지를 획득하는 동안과, 입자 빔 유도 에칭 또는 퇴적 공정, 이온 주입, 및/또는 추가의 구조 변경 공정과 같이 입자 빔으로 수행되는 처리 방법 동안 모두에서 매우 높은 분해능이 가능하다.
제공 유닛은, 예를 들면 10eV - 10keV 범위의 에너지 및 1μA - 1pA 범위의 전류를 갖는 전자 빔을 제공할 수 있는 전자 컬럼이다. 대안적으로는 이온 빔을 제공하는 이온 소스일 수 있다. 샘플을 분석 및/또는 처리하는 동안, 입자 빔은 바람직하게는, 예를 들면 1nm - 100nm 범위의 직경을 갖는 조사 영역의 달성에 의해 샘플의 표면 상에 포커싱된다.
차폐 요소를 유지하기 위한 유지 요소는 바람직하게는 전기 전도성이고, 차폐 요소와 동일한 전위를 갖는다. 따라서 유지 요소는 전기장을 차폐하도록 설정된다. 유지 요소는 차폐 요소의 기계적 고정의 형태를 취할 수 있다. 바람직한 실시형태에 있어서, 차폐 요소와 함께 유지 요소는, 예를 들면 제공 유닛의 하우징 상의 적절한 베어링에 의해 유지 요소를 고정함으로써 샘플에 대해 및/또는 제공 유닛에 대해 (특히 정렬 유닛에 의해) 이동 가능하도록 설계되고, 이 경우 유지 요소의 위치를 확립하기 위해 액추에이터가 제공될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 차폐 요소는 유지 요소에 의해 이동 가능한 방식으로 유지될 수 있다. 따라서, 입체 빔이 시험 구조체 상에 입사될 수 있도록 입자 빔, 차폐 요소 및/또는 유지 요소를 정렬하도록 정렬 유닛이 설정된다는 점에서 서두의 일부 예가 설명된다.
유지 요소 및/또는 차폐 요소는 시험 구조체 - 이 시험 구조체에 의해 작동 매개변수 및/또는 공정 매개변수가 결정될 수 있음 - 를 갖는다. 시험 구조체는 특히 결정될 작동 매개변수 또는 공정 매개변수에 따라 형성된다. 이는 시험 구조체가, 결정될 각각의 작동 매개변수 또는 공정 매개변수에 맞게 적절하게 조정되고 형성됨을 의미한다. 특히, 시험 구조체는 결정될 상이한 작동 매개변수 및/또는 공정 매개변수에 대해 상이하게 형성된 영역을 가질 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 차폐 요소 및 유지 요소 모두에 배치된 다수의 상이한 시험 구조체를 제공하는 것이 가능하다. 예를 들면, 시험 구조체는 전자 현미경의 분해능을 확인하기 위한 특정 공간 분해능을 갖는 구조를 포함할 수 있다.
여기서 시험 구조체는 특히 제공 유닛을 향하는 유지 요소 및/또는 차폐 요소의 일 측면 상에 배치된다.
정렬 유닛은 기계적 활성 유닛과 전기적 및/또는 자기적 활성 유닛 모두를 포함할 수 있다. 예를 들면, 기계적 활성화 유닛은, 입자 빔이 차폐 요소의 개구를 통과하는 것이 아니라 부딪쳐서 시험 구조체와 상호작용하도록 유지 요소 및/또는 차폐 요소를 이동시키도록 설정된다. 전기적 및/또는 자기적 활성 유닛은, 예를 들면 입자 빔이 차폐 요소의 개구를 통과하는 것이 아니라 시험 구조체에 부딪치도록 제공 유닛의 편향 유닛의 작동 파라미터가 적절하게 조정되는 점에서, 예를 들면 입자 빔을 편향시키도록 설정된다.
본 문맥에서의 작동 매개변수는 특히 특정 시점에서 유효한 장치의 설정을 의미하는 것으로 이해되고, 공정 매개변수는 특히 공정의 구현에 의해 결정될 수 있는 매개변수를 의미하는 것으로 이해된다.
제안된 장치로 결정될 수 있는 작동 매개변수는 제공 유닛의 설정, 특히 전류, 가속 전압 및/또는 전자 컬럼의 경우 빔 안내 및 빔 형성 요소의 각각의 전압, 2차 전자 검출기 및/또는 후방 산란 전자 검출기와 같은 검출기의 설정, 공정 분위기의 조성, 특히 공급되는 하나 이상의 공정 가스의 부분 압력 등을 포함한다.
제안된 장치로 결정될 수 있는 공정 매개변수는 에칭 공정의 현재 에칭 속도 및/또는 퇴적 공정의 현재 퇴적 속도, 에칭 공정 및/또는 퇴적 공정의 공간 분해능 등을 포함한다.
실시형태에 있어서, 장치는 내부에 진공을 제공하기 위한 진공 하우징을 포함하고, 여기서 적어도 유지 요소 및 차폐 요소가 진공 하우징 내에 배치된다.
장치의 일 실시형태에 있어서, 시험 구조체는 1/㎛ - 1000/㎛의 공간 주파수에서 공간 분해능을 갖는 구조를 갖는다.
구조체는, 예를 들면 교번하는 배열 내에 있는 2개의 상이한 재료에 의해 제공될 수 있다. 입자 빔이 전자 빔의 형태를 취할 때, 이 목적에 적합한 재료는 특히 원자 번호의 차이가 최대인 재료이다.
구조체는 또한, 예를 들면 매우 좁은 전이 영역을 갖는 라인 및 상승부이(elevation)에 배열된 트렌치를 포함하는 토포그래픽 구조를 포함할 수 있다.
구조체는 또한 2차 전자 이미지의 콘트라스트에 급격한 변화를 초래하는, 서로에 대해 불연속적 에지를 갖는 재료의 배열을 포함할 수 있으며, 이에 기초하여 빔 매개변수가 결정될 수 있다.
구조체는 바람직하게는 각각 상이한 공간 분해능을 갖는 다수의 영역을 갖는다.
이 시험 구조체에 의해, 예를 들면 최소 분해능에 상응하는 최소 크기를 갖는 샘플의 특성부가 분석 및/또는 처리 작업에서 신뢰성 있게 결정되는 것을 보장할 수 있는, 예를 들면 특정 최소 분해능을 달성하도록 제공 유닛 및/또는 입자 빔의 교정을 수행하는 것이 가능하다.
시험 구조체는 특히, 예를 들면 입자 빔 유도 퇴적 및/또는 에칭 공정에 의해 현장에서 제조될 수 있다.
장치의 추가 실시형태에 있어서, 시험 구조체는 특정 재료 콘트라스트를 제공하기 위해 적어도 하나의 특정 제 1 재료 및 그 제 1 재료 이외의 특정 제 2 재료를 포함한다.
이러한 방식으로 제공되는 특정 재료 콘트라스트에 기초하여, 특히 2차 전자 검출기 및/또는 후방 산란 전자 검출기의 교정을 구현하는 것이 가능하다. 이를 통해 샘플 상의 특성부는 분석 및/또는 처리 작업에서 최적으로 설정된 콘트라스트로 신뢰성 있게 결정될 수 있다.
특정 재료 콘트라스트는 보다 특히 제 1 및 제 2 재료의 원자 번호의 특정 차이와 관련이 있다. 여기서 특정 제 1 요소는 특정 제 1 원자 번호를 갖고, 특정 제 2 요소는 상응하여 선택된 특정 제 2 원자 번호를 가지며, 이들은 서로 상이하다.
장치의 추가의 실시형태에 있어서, 후방 산란 전자 및/또는 2차 전자를 검출하기 위한 검출기를 포함하고, 여기서 특정 제 1 재료 및 특정 제 2 재료는 검출기가 특정 재료 콘트라스트에 의해 후방 산란 전자 및/또는 2차 전자를 검출하기 위해 교정될 수 있도록 선택된다.
시험 구조체는 바람직하게는 샘플 상에 존재하는 것과 동일한 재료를 포함한다. 여기에는 샘플 자체를 구성하는 재료 및 샘플에 불순물의 형태로 발생할 수 있는 것으로 알려진 재료 모두가 포함된다. 따라서 샘플의 분석 및/또는 처리에 마찬가지로 존재하는 동일한 재료 콘트라스트를 제공하는 것이 가능하고, 이는 샘플 구조 및 샘플 상의 결함 부위의 검출 및/또는 샘플 상에 구현된 공정의 공정 제어를 개선한다.
장치의 추가 실시형태에 있어서, 시험 구조체는 에칭 공정 및/또는 퇴적 공정의 구현을 위한 미리 결정된 영역을 갖는다.
미리 결정된 영역은 특히 에칭 공정 및/또는 퇴적 공정을 위한 공정 매개변수의 시험 및/또는 조정에 적합한 특정 재료로 구성된다.
예를 들면, 투과형 포토마스크의 경우, 크롬, 몰리브덴-규소 및/또는 질화규소가 흡수 층의 구조화에 사용되고, 반사형 포토마스크의 경우, 탄탈륨 및/또는 질화탄탈륨이 사용된다. 예를 들면, 제어된 방식으로 이러한 포토마스크에 있어서의 임의의 결함을 수리하기 위해, 과잉 재료가 제거되고, 이는 입자 빔 유도 에칭 공정에서 수행될 수 있다. 따라서, 미리 결정된 영역에 적합한 재료는 크롬 및/또는 몰리브덴-규소 및/또는 질화규소 및/또는 탄탈륨 및/또는 질화탄탈륨이다. 미리 결정된 영역은 각각 상이한 재료를 포함하는 다수의 섹션으로 구성될 수 있다는 점에 유의해야 한다.
미리 결정된 영역을 갖는 시험 구조체는, 예를 들면 입자 빔이 시험 구조체 상의 다수의 부위에서 시험 구조체 상으로 방사되어 입자 빔의 국부적 강도에 따라 시험 구조체의 국부적인 변화를 초래한다는 점에서, 입자 빔의 빔 프로파일 및/또는 빔 품질을 결정하도록 설정될 수 있다. 변경된 영역을 분석하거나 그 크기를 측정함으로써, 입자 빔의 빔 프로파일과 관련된 정보를 결정하는 것이 가능하다. 이러한 방식으로, 예를 들면 입자 빔이 바람직한 빔 프로파일 및/또는 바람직한 포커스를 갖는지 여부를 확인하는 것이 가능하다. 변경된 영역은 바람직하게는 시험 구조체 또는 변경된 영역의 현미경 이미징에 의해, 특히 전자 현미경 사진에 의해 분석된다. 예를 들면, 크레이터(에칭 공정의 경우) 또는 상승부(퇴적 공정의 경우)의 직경 및 외형을 이용하여 입자 빔 내 강도 분포 및/또는 빔 형태 및/또는 빔 직경을 결정하는 것이 가능하다. 예를 들면, 이는 각각의 상이한 위치에서 입자 빔의 상이한 포커스 위치를 설정함으로써 시험 구조체의 다수의 위치에서 이루어질 수 있다. 따라서 다수의 섹션 평면에 대해 빔 프로파일을 결정하는 것이 가능하고, 이는 특히 빔 프로파일이 의도한 외형을 갖지 않는 경우 가능한 원인과 관련하여 추가적인 결정을 허용한다.
장치의 추가 실시형태에 있어서, 에칭 공정 및/또는 퇴적 공정의 구현을 위한 미리 결정된 영역은 샘플과 동일한 재료 조성을 갖는다.
이 실시형태에 있어서, 미리 결정된 공정 매개변수 - 이 공정 매개변수에 의해 샘플이 분석 및/또는 처리됨 - 로 이어지는 작동 매개변수는 미리, 즉 샘플의 분석 및/또는 처리의 개시 전에 시험 구조체로부터 유리하게 결정될 수 있다. 샘플의 분석 및/또는 처리가 정확히 동일한 조건 하에서, 특히 동일한 공정 분위기에서 수행될 수 있기 때문에, 분석 및/또는 처리는 특히 정확하고 신뢰할 수 있는 방식으로 수행될 수 있다. 따라서 처리 기간을 단축하고 리젝트(reject) 샘플의 레벨을 감소시키는 것이 가능하다. 또한, 미리 결정된 공정 매개변수가 획득되도록 각각의 경우 다수의 공정 및/또는 샘플에 대한 작동 매개변수를 정확하게 조정하는 것이 가능하다. 이는 동일한 작동 매개변수가 항상 동일한 공정 매개변수로 이어질 것이라고 가정하는 것이 아니라, 다수의 공정 및/또는 샘플에 걸쳐 공정 파라미터가 일정하게 유지될 수 있도록, 작동 매개변수를 이전에 미리 결정하는 것이 가능함을 의미한다.
장치의 추가 실시형태에 있어서, 시험 구조체는 제공 유닛을 향하는 차폐 요소 및/또는 유지 요소의 일 측면 상에 배치된다.
장치의 추가 실시형태에 있어서, 정렬 유닛은 유지 요소 및/또는 차폐 요소 및/또는 입자 빔 편향 유닛의 현장에서의 이동을 위한 이동 유닛을 포함하고, 여기서 입자 빔 편향 유닛은 입자 빔을 관통 개구나 시험 구조체 상으로 조향하도록 설정된다.
제 2 양태에 있어서, 입자 빔으로 샘플을 분석 및/또는 처리하기 위한 장치가 제안된다. 상기 장치는,
입자 빔을 제공하기 위한 제공 유닛;
전기적 및/또는 자기적 차폐를 위한 차폐 요소로서, 입자 빔이 샘플로 통과하기 위한 관통 개구를 갖는, 상기 차폐 요소 - ;
차폐 요소를 유지하기 위한 유지 요소, 차폐 요소, 및/또는 유지 요소 또는 차폐 요소 상에 배치된 진동 요소를 기계적으로 진동하도록 유도하는 여진기(exciter) 유닛,
진동하도록 유도된 유지 요소, 차폐 요소 및/또는 진동 요소의 진동 특성을 검출하기 위한 검출 유닛, 및
검출된 진동 특성에 따라 장치의 적어도 하나의 현재 작동 매개변수 및/또는 공정 매개변수를 결정하기 위한 결정 유닛을 포함한다.
이 장치는 제 1 양태에서 장치에 대해 설명했던 것과 동일한 이점을 갖는다. 제 1 양태에서 장치에 대해 설명한 실시형태와 특징 및 설명 및 정의는 제 2 양태에서의 장치에 상응하여 적용 가능하며, 그 반대의 경우도 마찬가지이다. 특히, 일 양태에서의 장치는 마찬가지로 각각의 다른 양태에서 장치의 추가적인 특징을 가질 수 있다.
이 장치에 의해, 특히 유지 요소, 차폐 요소 및/또는 진동 요소의 진동에 영향을 미치는 작동 매개변수 및/또는 공정 매개변수를 결정하는 것이 가능하다. 이들은 특히 진동 질량 및/또는 재설정된 힘 및/또는 각각의 진동 요소의 진동 감쇠에 영향을 미치는 매개변수이다.
더 쉬운 이해를 위해, 유지 요소, 차폐 요소 또는 진동 요소는 스프링 질량 시스템으로서 생각될 수 있다. 이러한 시스템은 간단히 말해서 진동 특성을 결정하는 3개의 매개변수를 갖는다. 이들 매개변수는 스프링 상수(단위: N/m), 질량(단위: g) 및 감쇠(단위, 예를 들면: N·s/m)이다. 이들 3개의 매개변수에 기초하여, 여기(excitation)에 따른 진동 특성을 예측하는 것이 가능하고, 또는 반대로 여기 후의 진동 특성을 검출(측정)함으로써 매개변수 중 적어도 하나를 확인하는 것이 가능하다.
여기서 유지 요소, 차폐 요소 및/또는 진동 요소는 이들의 설계 및 이들이 고정되는 지점에 따라, 여진기 유닛에 의해 유도될 수 있는 상이한 진동 모드를 가질 수 있다. 여기서의 유도 가능한 진동 모드는 특히 2차원 또는 3차원 모드를 포함할 수 있다. 유지 요소 및/또는 차폐 요소는 각각 이러한 용도를 위해 특별히 최적화될 수 있으며, 이는 이들이 특정 진동 모드가 유도될 수 있도록 기계적 구성을 갖는다는 것을 의미한다. 진동 요소는 특히 이 적용를 위해 특별히 상정된 요소, 예를 들면 한쪽 단부에 고정된 캔틸레버(cantilever)이거나 양쪽 단부에 고정된 진동 바이다.
유지 요소, 차폐 요소 및/또는 진동 요소는 제 1 양태에 대해 설명한 바와 같이 시험 구조체, 특히 입자 빔 유도 퇴적 및/또는 에칭 공정의 구현에 적합하고 구현을 위해 의도된 미리 결정된 영역을 가질 수 있다.
여진기 유닛은, 예를 들면 전기 변형(electrostrictive) 요소, 예를 들면 피에조 액추에이터 등을 포함한다. 여진기 유닛은, 특히 특정 요소를 특정 주파수 대역으로부터의 특정 주파수로 기계적으로 진동하도록 유도하기 위해 설정된다. 여진기 유닛은 가변 여기 주파수를 제공한다고도 말할 수 있다.
검출 유닛은 마찬가지로 전기 변형 요소를 포함할 수 있다. 특히, 여진기 유닛은 먼저 여진기로서 기능한 다음, 검출 유닛으로서 기능할 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 검출 유닛은 광학적 방식으로 진동 특성을 검출하도록 설정될 수 있다.
진동 특성은 본체의 기계적 진동의 임의의 특성 매개변수를 포함할 수 있다. 예로는 진폭, 감쇠, 주파수, 특히 공진 주파수 및/또는 공진 주파수의 배수가 있다. 여기서의 진폭 및 감쇠는 바람직하게는 여진기 주파수의 함수로서 검출된다. 각각의 진동 특성은 특히 시간 의존적이다. 실시형태에 있어서, 시간에 따른 진동 특성의 진행을 검출하는 것도 가능하고, 시간에 따른 진동 특성의 진행은 시간에 따른 작동 매개변수 및/또는 공정 매개변수의 진행을 확인하는 데 사용될 수 있다.
검출된 진동 특성에 기초하여, 상응하는 물리적 및/또는 수학적 모델을 사용해서, 예를 들면 탄성 계수, 질량, 질량 분포, 단면 형상 등과 같은 각각의 진동 요소의 기계적 매개변수를 확인하는 것이 가능하다.
결정 유닛은 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 형태로 구현될 수 있다. 하드웨어 구현의 경우, 결정 유닛은, 예를 들면 컴퓨터 또는 마이크로프로세서의 형태를 취할 수 있다. 소프트웨어 구현의 경우, 결정 유닛은 컴퓨터 프로그램 제품, 함수, 루틴, 알고리즘, 프로그램 코드의 일부 또는 실행 가능한 오브젝트의 형태를 취할 수 있다.
장치의 일 실시형태에 있어서, 여진기 유닛 및/또는 검출 유닛은 유지 요소 상에 배치되고 유지된다.
장치의 추가 실시형태에 있어서, 진동 요소는 적어도 하나의 캔틸레버를 포함한다.
진동 요소 또는 캔틸레버는 특히 입자 빔이, 제공 유닛을 향하는 진동 요소의 측면 상으로 방사될 수 있는 방식으로 유지 요소 및/또는 차폐 요소 상에 배치된다. 이는 진동 요소가 입자 빔의 관점에서 숨겨지지 않음을 의미한다. 예를 들면, 진동 요소는 차폐 요소의 추가 개구에 배치된다.
이는 다수의 캔틸레버가 서로 평행하게 배열되는 경우일 수 있으며, 이 경우 진동 특성은 각각의 캔틸레버에 대해 개별적으로 결정될 수 있다.
장치의 추가 실시형태에 있어서, 검출 유닛은 레이저에 의해 진동 특성을 검출하도록 설정된다.
이는, 검출 유닛이 레이저를 포함하고, 이 레이저로부터의 레이저 빔은, 예를 들면 유지 요소, 차폐 요소 및/또는 진동 요소 상으로 향해지고, 레이저 빔의 반사를 검출하는 포토다이오드 등을 포함하며, 반사된 레이저 빔의 입사 지점에서의 이동에 기초하여 진동 요소의 편향을 결정하는 것이 가능하다.
장치의 추가 실시형태에 있어서, 샘플에 공정 가스를 제공하기 위한 공정 가스 제공 유닛을 포함하고, 여기서 결정 유닛은 검출된 진동 특성에 기초하여 공정 가스에 존재하는 종(species)의 적어도 하나의 가스 농도 및/또는 적어도 하나의 부분 압력을 결정하도록 설정된다.
본 문맥에서 샘플에 공정 가스를 제공하는 것이 의미하는 바는, 보다 특히 공정 가스가 샘플로 안내되고 샘플의 바로 근처에서 방출된다는 것이다. 예를 들면, 장치는 차폐 요소의 통과 개구를 통해 공정 가스를 샘플로 안내하도록 설정된 가스 공급을 포함한다. 이 경우, 공정 가스는 관통 개구를 통해 입자 빔의 방향으로 유동한다. 따라서, 공정 가스는 특히 유지 요소, 차폐 요소 및/또는 진동 요소의 영역에도 존재하고, 이를 둘러싸거나 주변을 유동하며, 공정 가스 조성은 샘플의 조성과 본질적으로 동일하다.
부분 압력 및/또는 가스 농도는 표면에 대한 가스 분자의 흡착을 설명하는 물리적 및/또는 수학적 모델에 기초하여, 및/또는 기준 측정 및/또는 교정 곡선에 기초하여 진동 특성에 따라 확인될 수 있다. 예를 들면, De Gruyter Verlag(DOI: https://doi.org/10.1515/revac-2012-0034)에 의한 저널 "Reviews in Analytical Chemistry"의 볼륨 32/에디션 2에 있어서 2013년에 발행된 저자 Z. Long, L. Kou, M. Sepaniak 및 X. Hou에 의한 논문 "Recent advances in gas phase microcantilever-based sensing"에 의해 이 기술에 대한 개요가 제공될 수 있다.
제 3 양태에 있어서, 장치에서 분석 및/또는 처리 작업에 의해 입자 빔으로 샘플을 분석 및/또는 처리하는 방법이 제안된다. 방법은,
장치의 진공 하우징에 시험 구조체를 제공하는 단계,
분석 및/또는 처리 작업의 구현을 위한 공정 분위기를 제공하기 위해 진공 하우징을 진공화(evacuating)하는 단계,
입자 빔을 시험 구조체 상으로 방사하는 단계,
입자 빔과 시험 구조체의 상호작용을 검출하는 단계, 및
검출된 상호작용에 따라 분석 및/또는 처리 작업을 위한 적어도 하나의 현재 작동 매개변수 및/또는 공정 매개변수를 결정하는 단계를 포함한다.
이 방법은 바람직하게는 제 1 양태에 따른 장치로 구현된다. 제 1 양태에 따른 장치에 대해 언급된 이점은 제안된 방법에 마찬가지로 적용 가능하다. 제 1 양태에 따른 장치에 대해 명시된 실시형태 및 특징은 제안된 방법에 상응하여 적용 가능하다.
방법의 실시형태에 있어서, 이는 현재 작동 매개변수 및/또는 공정 매개변수를 확인하기 위해 공정 분위기에서 시험 구조체의 시험 분석 및/또는 시험 처리를 구현하는 것을 포함한다. 이는 샘플을 분석 및/또는 처리하는 분석 및/또는 처리 작업이 시험 구조체에 대한 또는 시험 구조체를 이용한 시험을 통해 구현되는 것을 의미한다.
바람직하게는, 진공 하우징 내에 샘플을 도입하기 전에 이미 진공 하우징이 진공화되어 있고; 예를 들면, 샘플은 이미 이후의 처리 위치에 있다. 그런 다음, 작동 매개변수 및/또는 공정 매개변수가 결정된 후, 공정 분위기(진공 하우징 내 분위기)를 파괴하거나 방해하지 않고 분석 및/또는 처리 작업을 직접 구현하는 것이 가능하다.
방법의 실시형태에 있어서, 방법은,
결정된 현재 작동 매개변수 및/또는 공정 매개변수에 따라 장치의 적어도 하나의 작동 매개변수를 조정하는 단계, 및
조정된 작동 매개변수를 사용하여 공정 분위기에서 분석 및/또는 처리 작업을 구현하는 단계를 더 포함한다.
이 실시형태에 있어서, 분석 및/또는 처리 작업이 최적화되고, 따라서 더 높은 신뢰성과 정확성으로 구현 가능하다. 이는 샘플의 분석 및/또는 처리의 품질을 향상시킨다.
제 4 양태에 있어서, 장치에서 분석 및/또는 처리 작업에 의해 입자 빔으로 샘플을 분석 및/또는 처리하는 방법이 제안된다. 장치는 전기적 및/또는 자기적 차폐를 위한 차폐 요소를 갖고, 여기서 차폐 요소는 입자 빔이 샘플로 통과하기 위한 관통 개구를 갖는다. 방법은,
분석 및/또는 처리 작업의 구현을 위한 공정 분위기를 제공하기 위해 장치의 진공 하우징을 진공화하는 단계,
차폐 요소를 유지하기 위한 유지 요소, 차폐 요소, 및/또는 유지 요소 또는 차폐 요소 상에 배치된 진동 요소를 기계적으로 진동하도록 유도하는 단계,
진동하도록 유도된 유지 요소, 차폐 요소 및/또는 진동 요소의 진동 특성을 검출하는 단계, 및
검출된 진동 특성에 따라 장치의 적어도 하나의 현재 작동 매개변수 및/또는 공정 매개변수를 결정하는 단계를 포함한다.
방법은 바람직하게는 제 2 양태에 따른 장치로 구현된다. 제 2 양태에 따른 장치에 대해 언급된 이점은 제안된 방법에 마찬가지로 적용 가능하다. 제 2 양태에 따른 장치에 대해 명시된 실시형태 및 특징은 제안된 방법에 상응하여 적용 가능하다.
방법의 일 실시형태에 있어서, 유지 요소, 차폐 요소 및/또는 진동 요소는 특정 재료의 미리 결정된 영역을 갖고, 방법은,
적어도 2개의 상이한 시점에서 진동 특성을 검출하는 단계, 및
진동 특성의 변화에 따라 특정 재료의 현재 에칭 속도를 결정하는 단계를 더 포함한다.
특정 재료를 형성하는 재료 및 공정 분위기의 조성에 따라, 특히 어떤 공정 가스가 현재 공급되고 있는지 및/또는 선행하는 공정에서 공급되어 왔는지에 따라, 재료는 공정 분위기 중에 존재하는 잔류 공정 가스에 의해 자발적으로 에칭될 수 있다. 여기서 "자발적 에칭"이라는 표현은 재료 제거가 현재 시점에서 에너지의 공급 등에 의해 제어된 방식으로 트리거되는 일 없이 및/또는 의도치 않게 발생하는 것을 의미하는 것으로 이해된다. 에칭 작업은 진동 요소의 두께 및/또는 진동 질량의 감소를 초래하므로, 예를 들면 진동 요소의 공진 주파수에 변화가 있다. 이는 관찰 기간 동안 재료의 평균 제거를 확인하는 데 사용될 수 있고, 이에 따라 현재 에칭 속도도 결정할 수 있다. 에칭 속도는, 예를 들면 공정 분위기 중의 에칭 가스의 부분 압력 및/또는 에칭 가스의 잔류 가스 농도를 결정하는 데 사용될 수 있다. 따라서 방법은 원치 않는 가스에 의한 진공 하우징의 오염을 측정하는 데 특히 적합하고, 여기서 원치 않는 가스는 특히 이전 공정으로부터의 공정 가스일 수 있다.
방법의 실시형태에 있어서, 입자 빔 유도 에칭 공정을 구현하기 위한 입자 빔은 시험 구조체(특히 이의 미리 결정된 영역) 상으로 방사되고, 특히 포커싱된 방식으로 방사된다. 이에 따라 에칭 가스의 활성화 가능한 전구체 가스가 공정 분위기 중에 존재하는지 여부, 및 이의 농도를 결정하는 것이 가능하다. 대안적으로 또는 추가적으로, 현재 에칭 속도는 샘플 상에서의 계획된 에칭 공정에 대해 결정될 수 있으며, 이 경우, 예를 들면 장치의 작동 매개변수는 제어된 방식으로 에칭 속도에 영향을 미치도록 조정될 수 있다.
방법의 추가 실시형태에 있어서, 방법은,
유지 요소, 차폐 요소 및/또는 진동 요소에 공정 가스를 공급하는 단계,
미리 결정된 영역 상에서 입자 빔 유도 퇴적 공정 및/또는 에칭 공정을 구현하기 위해 유지 요소, 차폐 요소 및/또는 진동 요소의 미리 결정된 영역 상에 입자 빔을 방사하는 단계,
입자 빔이 방사되는 적어도 2개의 상이한 시점에서 진동 특성을 검출하는 단계, 및
진동 특성의 변화에 따라 입자 빔 유도 퇴적 공정의 퇴적 속도 또는 입자 빔 유도 에칭 공정의 에칭 속도를 결정하는 단계를 더 포함한다.
퇴적 속도에 대한 대안으로 및/또는 추가로, 밀도와 같은 퇴적물의 추가 특성을 결정하는 것이 가능하다. 이를 위해, 예를 들면 퇴적물의 질량은 진동 특성에 기초하여 확인되고, 퇴적물의 체적은 퇴적물의 현미경 이미지, 특히 전자 현미경 사진에 기초하여 확인된다.
재료를 퇴적하거나 상승 구조체를 성장시키는 데 적합한 적절한 공정 가스는, 특히 주족(main group) 원소, 금속 또는 전이 원소의 알킬 화합물이다. 이의 예로는 (시클로펜타디에닐)트리메틸백금 CpPtMe3(Me=CH4), (메틸시클로펜타디에닐)트리메틸백금 MeCpPtMe3, 테트라메틸주석 SnMe4, 트리메틸갈륨 GaMe3, 페로센 Cp2Fe, 비스-아릴크롬 Ar2Cr, 및/또는 예를 들면 크롬 헥사카르보닐 Cr(CO)6, 몰리브덴 헥사카르보닐 Mo(CO)6, 텅스텐 헥사카르보닐 W(CO)6, 디코발트 옥타카르보닐 Co2(CO)8, 트리루테늄 도데카카르보닐 Ru3(CO)12, 철 펜타카르보닐 Fe(CO)5과 같은 주족 원소, 금속 또는 전이 원소의 카르보닐 화합물, 및/또는 예를 들면 테트라에틸 오쏘실리케이트 Si(OC2H5)4, 테트라이소프로폭시티타늄 Ti(OC3H7)4와 같은 주족 원소, 금속 또는 전이 원소의 알콕시드 화합물, 및/또는 예를 들면 육불화텅스텐 WF6, 육염화텅스텐 WCl6, 사염화티타늄 TiCl4, 삼불화붕소 BF3, 사염화규소 SiCl4와 같은 주족 원소, 금속 또는 전이 원소의 할라이드 화합물, 및/또는 예를 들면 구리 비스(헥사플루오로아세틸아세토네이트) Cu(C5F6HO2)2, 디메틸골드 트리플루오로아세틸아세토네이트 Me2Au(C5F3H4O2)와 같은 주족 원소, 금속 또는 전이 원소를 포함하는 착물, 및/또는 일산화탄소 CO, 이산화탄소 CO2, 지방족 및/또는 방향족 탄화수소와 같은 유기 화합물 등이 있다.
에칭 재료에 적합한 적절한 공정 가스는, 예를 들면 이불화크세논 XeF2, 이염화크세논 XeCl2, 사염화크세논 XeCl4, 수증기 H2O, 중수 D2O, 산소 O2, 오존 O3, 암모니아 NH3, 염화니트로실 NOCl 및/또는 다음의 할라이드 화합물: XNO, XONO2, X2O, XO2, X2O2, X2O4, X2O6(여기서 X는 할라이드임) 중 하나이다. 에칭 재료에 대한 추가의 공정 가스는 본 출원인의 미국 특허 출원 제13/0 103 281호에 명시되어 있다.
예를 들면 처리 공정을 더 잘 제어하기 위해 공정 가스에 비례하여 첨가될 수 있는 추가 가스는, 예를 들면 과산화수소 H2O2, 아산화질소 N2O, 산화질소 NO, 이산화질소 NO2, 질산 HNO3 및 다른 산소-함유 가스와 같은 산화 가스, 및/또는 염소 Cl2, 염화수소 HCl, 불화수소 HF, 요오드 I2, 요오드화수소 HI, 브롬 Br2, 브롬화 수소 HBr, 삼염화인 PCl3, 오염화인 PCl5, 삼불화인 PF3 및 다른 할로겐 함유 가스와 같은 할라이드, 및/또는 수소 H2, 암모니아 NH3, 메탄 CH4 및 다른 수소 함유 가스와 같은 환원 가스를 포함한다. 이들 추가 가스는, 예를 들면 에칭 공정에 대해 완충 가스, 패시베이션 매체 등으로서 사용될 수 있다.
또 다른 양태에 따르면, 입자 빔으로 샘플을 분석 및/또는 처리하기 위한 장치로서,
입자 빔을 제공하기 위한 제공 유닛; 및
제공 유닛에 부착된 시험 구조체는 장치를 포함하고,
입자 빔을 사용하여 시험 구조체 상에 에칭 공정 및/또는 퇴적 공정을 구현하도록 구성되는 장치가 제공된다.
일 실시형태에 따르면, 장치는 에칭 공정 및/또는 퇴적 공정이 구현된 시험 구조체와 입자 빔의 상호작용에 따라 장치의 적어도 하나의 현재 작동 매개변수 및/또는 공정 매개변수를 결정하기 위한 결정 유닛을 더 포함한다.
일 실시형태에 따르면, 시험 구조체는 제공 유닛에 의해 규정된 내부 체적 안쪽에 배열된다.
일 실시형태에 따르면, 장치는 전자 현미경을 더 포함하고, 여기서 시험 구조체는 전자 현미경의 피사계 심도(depth of field) 내에 배열된다.
일 실시형태에 따르면, 장치는 에칭 공정 및/또는 퇴적 공정이 구현된 시험 구조체를 포함한다.
일 실시형태에 따르면, 장치는 입자 빔을 사용하여 시험 구조체 상에 에칭 공정 및/또는 퇴적 공정을 구현하기 위해 시험 구조체에 공정 가스를 제공하기 위한 공정 가스 제공 유닛을 포함한다.
일 실시형태에 따르면, 제공 유닛은 입자 빔이 샘플로 통과하기 위한 개구를 갖고, 여기서 시험 구조체는 개구 내부에 또는 개구에 인접하여 배열된다.
일 실시형태에 따르면, 장치는 전기적 및/또는 자기적 차폐를 위한 차폐 요소를 더 포함하고, 여기서 차폐 요소는 입자 빔이 샘플로 통과하기 위한 관통 개구를 갖고, 여기서 차폐 요소 및/또는 차폐 요소를 유지하기 위한 유지 요소는 시험 구조체를 포함한다.
일 실시형태에 따르면, 장치는 입자 빔이 시험 구조체 상에 입사되도록 입자 빔과 시험 구조체를 서로에 대해 정렬하기 위한 정렬 유닛을 포함한다.
일 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 결정된 작동 매개변수는 제공 유닛의 텔레센트리시티(telecentricity)를 포함한다.
일 실시형태에 따르면, 장치는,
시험 구조체를 기계적으로 진동하도록 유도하기 위한 여진기 유닛,
적어도 시험 구조체의 진동 특성을 검출하기 위한 검출 유닛, 및
검출된 진동 특성에 따라 장치의 적어도 하나의 현재 작동 매개변수 및/또는 공정 매개변수를 결정하기 위한 결정 유닛을 포함한다.
일 실시형태에 따르면, 시험 구조체는 캔틸레버 상에 형성된다.
일 실시형태에 따르면, 검출 유닛은 레이저에 의해 진동 특성을 검출하도록 설정된다.
일 실시형태에 따르면, 장치는 샘플에 공정 가스를 제공하기 위한 공정 가스 제공 유닛을 더 포함하고, 여기서 결정 유닛은 검출된 진동 특성에 따라 공정 가스 중에 존재하는 종의 적어도 하나의 가스 농도 및/또는 적어도 하나의 부분 압력을 결정하도록 설정된다.
추가 양태에 따르면, 상술한 바와 같은 장치 및 샘플을 포함하는 시스템이 제공된다.
일 실시형태에 따르면, 장치는 입자 빔을 사용하여 샘플 상에 에칭 공정 및/또는 퇴적 공정을 구현하도록 구성된다.
일 실시형태에 따르면, 시험 구조체의 적어도 일부분 및 샘플의 적어도 일부분은 동일한 재료 조성을 갖는다.
추가 양태에 따르면, 입자 빔으로 샘플을 분석 및/또는 처리하기 위한 장치에서 시험 구조체를 제공하기 위한 방법이 제공되고,
여기서 장치는,
입자 빔을 제공하도록 구성되는 제공 유닛; 및
제공 유닛에 부착된 시험 구조체를 포함하고,
여기서 방법은,
입자 빔을 사용하여 시험 구조체 상에 에칭 공정 및/또는 퇴적 공정을 구현하는 단계를 포함한다.
추가 양태에 따르면, 장치를 사용하여 입자 빔으로 샘플을 분석 및/또는 처리하기 위한 방법으로서,
상술한 바와 같은 방법을 수행하는 단계;
입자 빔과 시험 구조체의 상호작용을 검출하는 단계; 및
검출된 상호작용에 따라 장치의 적어도 하나의 현재 작동 매개변수 및/또는 공정 매개변수를 결정하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.
그 다음에는 장치의 결정된 적어도 하나의 현재 작동 매개변수 및/또는 공정 매개변수에 따라 샘플을 분석 및/또는 처리할 수 있다.
상술한 바와 같은 모든 양태 및 실시형태는 당업자에 의해 적합하다고 생각되는 대로 조합될 수 있다.
본 경우에 "하나(A(n))"는 반드시 정확히 하나의 요소로 제한하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 오히려, 예를 들면 2개, 3개 또는 그 이상과 같은 복수의 요소도 제공될 수 있다. 여기에 사용된 임의의 다른 숫자 역시 명시된 요소 수에 정확히 제한이 있다는 취지로 이해되어서는 안 된다. 오히려, 반대로 표시되지 않는 한은 위아래로의 수치 편차가 있을 수 있다.
본 발명의 추가 가능한 구현은 또한 예시적인 실시형태에 대해 상술하거나 후술하는 임의의 특징 또는 실시형태의 명시적으로 언급되지 않은 조합을 포함한다. 이 경우, 당업자는 본 발명의 각각의 기본 형태에 개량 또는 보완으로서 개별 양태를 추가할 것이다.
본 발명의 추가의 유리한 구성 및 양태는 종속항 및 또한 이하에서 설명되는 본 발명의 실시예의 주제이다. 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시형태에 의해 이하에서 상세히 설명된다.
도 1은 입자 빔으로 샘플을 분석 및/또는 처리하기 위한 장치의 제 1 실시형태의 개략도를 나타낸다.
도 2는 입자 빔으로 샘플을 분석 및/또는 처리하기 위한 장치의 제 2 실시형태의 개략도를 나타낸다.
도 3은 다수의 시험 구조체를 갖는 차폐 요소의 개략도를 나타낸다.
도 4는 입자 빔으로 샘플을 분석 및/또는 처리하기 위한 추가 장치의 일 실시형태의 개략도를 나타낸다.
도 5는 퇴적 속도 또는 에칭 속도를 결정하기 위한 진동 요소의 개략도를 나타낸다.
도 6은 검출된 진동 특성의 예로서 2개의 측정 곡선을 갖는 예시적인 다이어그램을 나타낸다.
도 7은 차폐 요소 및 여진기 유닛을 갖는 유지 요소의 실시예의 개략도를 나타낸다.
도 8은 입자 빔으로 샘플을 분석 및/또는 처리하기 위한 추가 장치의 제 2 실시형태의 개략도를 나타낸다.
도 9는 표면에서의 공정 가스의 체류 시간을 결정하는 것을 2개의 개략적인 다이어그램으로 나타낸다.
도 10은 샘플을 분석 및/또는 처리하는 제 1 방법의 실시예의 개략적인 블록 다이어그램을 나타낸다.
도 11은 샘플을 분석 및/또는 처리하는 제 2 방법의 실시예의 개략적인 블록 다이어그램을 나타낸다.
도 12는 전자 현미경의 분해능을 검증하기 위한 시험 구조체의 일 예를 나타낸다.
도 13은 입자 빔으로 샘플을 분석 및/또는 처리하기 위한 장치의 추가 실시형태의 개략도를 나타낸다.
달리 표시되지 않는 한, 동일하거나 기능적으로 동일한 요소는 도면에서 동일한 참조 부호로 제공되었다. 또한 도면에서의 그림이 반드시 축척에 충실한 것은 아니라는 점에 유의해야 한다.
도 1은 입자 빔(114)으로 샘플(10)을 분석 및/또는 처리하기 위한 장치(100)의 제 1 실시예의 개략도를 나타낸다. 장치(100)는 바람직하게는 진공 하우징(도시되지 않음)에 배열된다. 장치(100)는 입자 빔(114)을 제공하기 위한 제공 유닛(110) 및 샘플(10)을 유지하기 위한 샘플 스테이지(102)를 포함하고, 상기 샘플 스테이지는 제공 유닛(110) 아래에 배열된다. 샘플(10)은 장치(100)의 일부가 아니라는 점에 유의해야 한다. 장치(100)와 샘플(10)은 함께 시스템(1)을 형성한다.
샘플(10)은, 예를 들면 10nm - 10㎛ 범위의 특성부 크기를 갖는 리소그래피 마스크이다. 이는, 예를 들면 DUV 리소그래피용 투과형 리소그래피 마스크(DUV: "심자외선", 30 - 250nm 범위의 작동 광 파장) 또는 EUV 리소그래피용 반사형 리소그래피 마스크(EUV: "극자외선", 1 - 30nm 범위의 작동 광 파장)일 수 있다. 장치(100)로 샘플(10) 상에서 구현되는 처리 작업은, 예를 들면 재료가 샘플(10)의 표면으로부터 국부적으로 제거되는 에칭 공정, 재료가 샘플(10)의 표면에 국부적으로 적용되는 퇴적 공정, 및/또는 패시베이션 층을 형성하거는 층을 압축하는 것과 같은 유사한 국부적 활성화 공정을 포함한다.
제공 유닛(110)은 특히 입자 빔(114)을 생성하는 입자 빔 생성 유닛(112)을 포함한다. 입자 빔(114)은 하전 입자, 예를 들면 이온 또는 전자로 구성된다. 도 1의 예는 전자 빔을 포함한다. 따라서, 제공 유닛(110)은 전자 컬럼(또는 전자 빔 컬럼)이라고도 하며, 여기서 장치(100)는 예를 들면 스캐닝 전자 현미경을 형성한다. 전자 빔(114)은 빔 안내 요소(도 1에 도시되지 않음)에 의해 안내된다. 이를 전자 광학 유닛이라고도 한다. 또한, 전자 컬럼(110)은, 예를 들면 후방 산란 전자 및/또는 2차 전자로부터 유래하는 전자 신호를 검출하기 위한 검출기(도 1에 도시되지 않음)를 포함할 수 있다.
전자 컬럼(110)은, 예를 들면 10-6mbar - 10-8mbar의 잔류 가스 압력으로 진공화되는 전용 진공 하우징(113)을 갖는다. 전자 빔(114)을 위한 개구(116)가 하부측에 배열된다. 개구(116)는, 하우징(113)에 부착할 수 있는 유지 요소(120)에 의해 개구(116)에 고정되는 차폐 요소(130)에 의해 덮여 있다. 유지 요소(120)는, 예를 들면 차폐 요소를 전자 컬럼(110)에 나사 고정하기 위해 다수의 나사를 포함한다. 차폐 요소(130) 및/또는 유지 요소(120)는 내부 체적(111)(예를 들면, 10-6mbar - 10-8mbar의 잔류 가스 압력으로 진공화될 수 있고, 및/또는 진공 하우징(113)의 안쪽에 부분적으로 또는 완전히 배치될 수 있음)을 규정하도록 제공 유닛(110)의 일부분을 형성할 수 있다.
차폐 요소(130)는 2차원 형태이고, 전기 전도성 재료를 포함한다. 차폐 요소는, 바람직하게는 공정 가스 분위기에 대해 불활성이고, 만약 있다면 상정된 공정에 대해 단지 작은 영향을 갖는 재료로 형성된다. 예로서, 차폐 요소(130)는 금 또는 니켈로 형성된다. 차폐 요소(130)는 샘플 스테이지(102) 및 샘플(10)에 대해 볼록한 섹션(117)을 갖는다. 볼록한 섹션(117)은 샘플 스테이지(102)의 방향으로 만곡한다. 볼록한 섹션(117)은 입자 빔(114)이 통과하기 위한 관통 개구(132)를 갖는다. 관통 개구(132)는 특히 샘플 스테이지(102)에 가장 가까운 볼록한 섹션(117)의 지점을 포함한다. 따라서 차폐 요소(130)와 샘플 스테이지(102) 또는 샘플(10) 사이의 거리는 관통 개구(132)의 영역에서 가장 작다. 관통 개구(132)와 샘플(10) 사이의 거리는 장치(100)의 작동 동안 바람직하게는 5㎛ - 30㎛, 바람직하게는 10㎛이다. 바람직하게는, 샘플 스테이지(102)는 위치 결정 유닛(도시되지 않음)을 갖고, 이 위치 결정 장치에 의해 샘플 스테이지(102)와 전자 컬럼(110) 사이의 거리가 설정될 수 있다.
차폐 유닛(116)은 볼록한 섹션(117)이 돌출되어 있는 평면 영역을 가질 수 있다. 평면 영역은 바람직하게는 볼록한 섹션(117)의 상측 단부로부터 반경방향으로 연장된다. 평면 영역이 볼록한 색션(117)으로 합쳐지는 전이 섹션은 오목한 곡률을 가질 수 있다. 차폐 요소(116)는 전자 컬럼(110)의 개구(114), 예를 들면 평면 영역의 외측 에지에 고정된다.
접지 전위는 이 예에서 차폐 요소(130)에 적용된다. 이는 차폐 요소(130)가 전기장(E)(다른 실시형태에서는 자기장)을 차폐하도록 설정되는 것을 의미한다. 이를 설명하기 위해, 도 1은 샘플(10) 상에 존재하고 전기장(E)을 생성하는 전하(Q)를 예로서 나타낸다. 특히 전기적으로 비전도성이거나 단지 약간만 전도성인(적어도 부분적으로) 샘플(10)의 경우, 전자 빔(114)이 샘플(10) 상에 입사될 때, 샘플(10)의 하전과 이에 따른 전기장(E)의 형성은 도 1에 도시된 바와 같이 발생한다. 도 1은 전자 빔(114)의 입사 결과로서 발생하는 음전하(Q)를 예로서 나타낸다. 다른 실시형태에 있어서, 전기장 및/또는 자기장은 또한 전자 컬럼(110) 자체로부터 유래하거나, 그 안에서 형성되거나 그 안에서 생성될 수 있다.
시험 구조체(200)는, 예를 들면 차폐 요소(130) 상에 배치된다. 시험 구조체(200)는 제공 유닛(110)의 내부 체적(111) 안쪽에 배열되도록 차폐 요소(130)의 내측 표면 상에 배열될 수 있다. 시험 구조체(200)는 차폐 요소(130)에 부착될 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 상기 부착은 점착성 결합으로서 형성된다. 다른 실시형태에 있어서, 상기 부착은 시험 구조체(200)가 차폐 요소(130)와 하나의 피스로서 형성됨으로써 제공된다. 예를 들면, 시험 구조체(200)는 차폐 요소(130)의 내부 표면에 의해 규정될 수 있다.
시험 구조체(200)는 도 3을 참조하여 이하에서 상세히 설명한 바와 같이 형성될 수 있으며, 하나 이상의 기능을 제공할 수 있다. 이러한 기능의 예로는 용출 시험 패턴에 의한 용출 시험, 콘트라스트 패턴에 의한 콘트라스트 시험(특히 적어도 하나의 에지에서의 2차 전자 콘트라스트 및/또는 재료 콘트라스트), 또는 각각의 공정이 시험되는 특정 재료의 영역에 의한 공정 시험이 있다. "시험"의 대체 가능한 용어에는 "조정", "교정" 또는 "실행"이 포함된다.
빔 생성 유닛(112)과 차폐 요소(130) 사이에는, 이 예에서 제트 편향 유닛으로서 설계되는 정렬 유닛(140)이 추가 배치될 수 있다. 정렬 유닛(140)은 전자 빔(114)을 관통 개구(132) 또는 시험 구조체(200) 상으로 편향시키도록 설정된다. 이를 위해, 정렬 유닛(140)은 입자 빔(114)의 편향을 위한 적절한 전기장을 생성하기 위한 전압을 제공하는 전압원에 연결된다. 도 1에서, A는 정렬 유닛(140)이 전자 빔(114)을 통과 개구(132)로 향하게 할 때의 빔 경로를 나타내고, B는 정렬 유닛(140)이 전자 빔(114)을 시험 구조체(200)로 향하게 할 때의 빔 경로를 나타낸다.
빔 경로 A에서 빔 경로 B로의 전환 또는 그 반대로의 전환은, 예를 들면 1μs 내지 1초 사이일 수 있는 짧은 시간 내에 이루어질 수 있다. 이는, 예를 들면 특정 빔 특성 또는 공정 특성을 모니터링하기 위해, 샘플(10)에 대한 분석 또는 처리 작업의 과정 동안에도 전자 빔(114)이 정기적으로 시험 구조체(200) 상으로 향해질 수 있음을 의미한다.
전자 빔(114)이 시험 구조체(200)로 향해지면, 전자 빔(114)과 시험 구조체(200) 사이에 상호작용이 일어난다. 이 상호작용은 서두에 이미 언급한 바와 같이 검출기로 검출될 수 있다. 정렬 유닛(140)은, 예를 들면 후방 산란 전자 또는 2차 전자를 검출하는 검출기로서의 트윈 기능으로도 활용될 수 있다. 바람직하게는, 예를 들면 시험 구조체(200)와 관련하여 추가의 공간 각도로 배열되고 및/또는 상이한 에너지의 전자에 민감한 추가 검출기가 제공된다. 도 1은 명확성을 위해 임의의 추가 검출기는 나타내지 않는다,
장치(100)는 검출된 상호작용에 따라 장치(100)의 작동 매개변수 및/또는 공정 매개변수를 결정하도록 설정된 결정 유닛(150)을 추가로 포함한다. 결정 유닛(150)은 상호작용과 관련된 상응하는 측정 데이터를 수신하도록 설정된다(명확성을 위해, 도 1은 어떠한 데이터 와이어 등도 나타내지 않음). 측정 데이터는, 예를 들면 장치(100)의 현재 작동 매개변수의 일 예인 전자 현미경의 현재 분해능을 확인하는 데 사용될 수 있는 시험 구조체의 스캐닝 전자 현미경 이미지를 포함할 수 있다.
시험 구조체(200)는 샘플(10)을 분석 및/또는 처리하기 위한 장치(100)의 작동 동안 방해가 되지 않기 때문에, 샘플(10)의 분석 또는 처리가 수행될 때 장치(100)의 진공 하우징에 남아 있을 수 있다. 따라서 현재 작동 매개변수 및/또는 공정 매개변수를 현장에서, 즉 본질적으로 후속 분석 및/또는 처리가 구현되는 동일한 조건 하에서 결정하는 것이 가능하다. 따라서 작동 매개변수 및/또는 공정 매개변수가 소망의 값을 갖거나, 샘플(10)의 성공적인 분석 및/또는 처리가 가능하도록 조정되는 것을 보장할 수 있다.
도 2는 입자 빔(114)으로 샘플(10)을 분석 및/또는 처리하기 위한 장치(100)의 제 2 실시형태의 개략도를 나타낸다. 도 2의 장치(100)는 이하에서 설명된 차이를 제외하고는 도 1의 장치와 동일하다. 도 2에서, 유지 요소(120)는 2차원 형태이며, 이동 유닛 형태의 정렬 유닛(140)에 의해 제공 유닛(110) 상에 배치된다. 이동 유닛(140)은 유지 요소(120)를 이동시키도록 설정되고, 이에 따라 차폐 요소(130)가, 특히 샘플(10)의 샘플 표면에 평행한 방향으로 그리고 본질적으로 입자 빔(114)에 직각으로 유지 요소(120)에 고정된다.
차폐 요소(130)는 유지 요소(120) 상에 (예를 들면, 하나의 파트 또는 하나의 피스 방식으로) 고정되고, 이 예에서는 볼록한 형태가 아닌 평탄한 형태이지만, 도 1의 볼록한 형상의 차폐 요소(130)를 사용하는 것도 가능하다. 차폐 요소(130)의 접지는 명확성의 이유로 도 2에 나타내지 않는다. 이 실시예에서, 유지 요소는 예를 들면 니켈-은으로 제조된다.
이 예에서, 2개의 시험 구조체(200)는 또한 각각의 경우에, 예를 들면 도 3을 참조하여 이하에서 상세히 설명되는 바와 같이, 바람직하게는 각각 상이한 기능을 제공하는, 즉 상이한 구조인 유지 요소(120) 및 차폐 요소(130) 상에 배치된다.
정렬 유닛(140)은 차폐 요소(130) 및 시험 구조체(200)와 함께 유지 요소(120)가 입자 빔(114)에 대해 이동되도록 하여, 입자 빔(114)이 통과 개구(132)를 통해 빠져나가지 않고, 선택적으로 시험 구조체(200) 중 하나의 시험 구조체 상으로 방사된다. 즉, 각각의 시험 구조체(200)는 입자 빔(114) 아래로 밀어 넣어진다. 따라서, 시험 구조체(200)를 사용하여 현재 작동 매개변수 및/또는 공정 매개변수를 확인하기 위해 도 2의 장치(100)를 사용하는 것도 가능하다.
도 1 및 도 2의 장치(100)가 또한 서로 결합될 수 있다는 점에 유의해야 한다. 또한, 이들은 예를 들면 도 8을 참조하여 설명한 바와 같은 공정 가스 제공 유닛(170)을 각각 가질 수 있다.
도 3은 다수의 시험 구조체(202, 204, 206, 208, M1, M2)를 갖는 차폐 요소(130)의 개략적인 상면도를 나타낸다. 여기서의 차폐 요소(130)는 복수의 통과 개구(132)를 가진 메쉬 구조를 갖고, 이 중 중간 통과 개구에만 참조 부호가 부여되어 있다. 차폐 요소(130)는, 예를 들면 도 1에 나타내어진 바와 같이 볼록한 형태를 가지며, 중간 통과 개구(132)가 가장 낮다(샘플(10)에 가장 가깝다). 추가의 통과 개구(132)는 또한 입자 빔(114)의 통과를 위해 활용될 수 있다(도 1 또는 도 2를 참조). 그러나, 이 예에서 이들은 특히 도 8을 참조하여 설명된 바와 같이 공정 가스(PG)가 위에서부터 공급될 때(도 8을 참조) 공정 가스(PG)(도 8 또는 도 9를 참조)를 위한 관통 개구로서의 역할을 한다.
시험 구조체(202, 204, 206, 208, M1, M2)은 현재 작동 매개변수 및/또는 공정 매개변수를 결정하기 위한 상이한 기능의 제공을 위해 에지에 가까운 관통 개구(132) 내에 또는 관통 개구의 일부에 배치된다.
상기 구조체(202)는, 예를 들면 1/㎛ - 1000/㎛ 사이의 주파수에서 공간 분해능을 갖는다. 상기 구조체(202)는, 예를 들면 토포그래픽 구조를 포함할 수 있고 및/또는 상이한 재료의 구조화된 배열을 포함할 수 있다. 일 예에 있어서, 상기 구조체는 표면 상, 예를 들면 탄소 기판 상에 금 클러스터 또는 금 나노입자를 포함하며(도 12를 참조), 여기서 금 클러스터는 예를 들면 2.5nm - 500nm 사이의 크기를 갖는다.
시험 구조체(203)는 적어도 2개의 상이한 재료(M1, M2)로 구성되고, 이에 따라 재료 콘트라스트를 제공한다. 재료는 특히 특정 재료 콘트라스트가 제공되도록 선택되는 특정 재료(M1, M2)이고, 이에 의해 장치(100)의 검출기 또는 다수의 검출기가 교정 가능할 수 있다. 바람직하게는, 시험 구조체(203)는 상응하는 상이한 재료 콘트라스트를 제공하기 위해 2개 초과의 재료로 구성된다. 가능한 재료(M1, M2)의 예로는 C, Cr, Mo, Si, Ta, Ru, W, Rh, Pt, Re 및 Au가 있으며, 이들 재료(M1, M2) 중 2개 또는 2개 초과의 상이한 조합이 가능하다. 상술한 재료는 전도성 재료이다. 석영, 사파이어 등과 같은 비전도성 재료를 사용하는 것도 가능하다. 바람직한 실시형태에 있어서, 이들의 원자 번호의 차이가 최대인 2개 이상의 재료(M1, M2)가 조합된다.
또한, 입자 빔 유도 퇴적 공정 및/또는 입자 빔 유도 에칭 공정의 구현을 위해 의도되고 구현에 적합한 2개의 미리 결정된 영역(204, 206)이 있다. 미리 결정된 영역(204, 206)은 바람직하게는 에칭될 샘플(10)의 재료(도 1 또는 도 2를 참조) 또는 퇴적 공정이 수행될 부위의 샘플(10)의 재료와 동일한 재료로 구성된다. 이들의 예로는 Cr, MoSi, SiN, SiON, Ta, TaN, TaBN, Ru 또는 그렇지 않으면 석영이 있다.
시험 구조체(203) 및/또는 미리 결정된 영역(204, 206)을 형성하는 재료(M1, M2)가 전기적으로 절연되어 있는 경우, 시험 구조체(203) 및 미리 결정된 영역(204, 206)(나타내지 않음)에 대해 차폐 유닛을 제공하는 것이 추가로 가능하다. 이 차폐 유닛은 빔 방향에 반대되는 입사 입자 빔에 의해 시험 구조체(203) 및/또는 미리 결정된 영역(204, 206)의 하전으로부터 유래하는 전기장을 차폐하여, 하전에 의해 야기된 정전기 효과가 회피되거나 감소될 수 있다. 이는 시험 구조체(203) 및/또는 미리 결정된 영역(204, 206)을 사용하여 결정되는 결과의 신뢰성을 증가시킨다.
또한, 차폐 요소(130)는 관통 개구(132) 중 하나에 있어서 여진기 유닛(160) 및 진동 요소(208)를 포함하는 배열을 갖는다. 여기서의 진동 요소(208)는 독립적으로 진동을 수행할 수 있는 2개의 개별 캔틸레버를 포함한다. 캔틸레버는 상이한 재료로 구성될 수 있고 및/또는 상이한 기하학적 형상을 가질 수 있다. 여진기 유닛(160)은 진동 요소(208)를 기계적으로 진동하도록 유도하기 위해 설정된다. 여진기 유닛(160)은, 예를 들면 압전 액추에이터를 포함한다. 여진기 유닛(160)은 진동 요소(208)에 의해 수행되는 진동의 진동 특성을 검출하도록 설정된 검출 유닛으로서의 역할을 동시에 할 수 있다. 검출된 진동 특성에 기초하여, 추가의 작동 매개변수 및/또는 공정 매개변수를 결정하는 것이 가능하다. 이렇게 제공된 기능은 도 4 - 9를 참조하여 상세히 설명된다.
상술한 차폐 요소(130)가 도 1 또는 도 2의 장치(100) 중 하나의 장치에서 사용되는 경우, 입자 빔(114)과 특정 구조체(202, 203, 204, 206, 208)의 검출된 상호작용에 따라 장치(100)의 상응하는 작동 매개변수 및/또는 공정 매개변수를 결정하기 위해, 정렬 유닛(140)을 사용하여 입자 빔(114)을 구조체(202, 203, 204, 206, 208) 중 임의의 구조체 상으로 선택적으로 향하게 할 수 있다.
실시형태에 있어서 차폐 요소(130)는 설명된 개별 구조체(202, 203, 204, 206, 208, M1, M2)만을 가질 수 있고 및/또는 이러한 종류의 추가 구조를 가질 수 있다. 차폐 요소(130)가 진동 요소(208) 및 여진기 유닛(160)을 포함하고, 장치(100, 400)가 진동하는 진동 요소(208)의 진동 특성을 검출하기 위한 검출 유닛(162)(도 4 또는 도 8을 참조)을 추가로 갖는 경우, 장치(100, 400)는 도 1 또는 도 2의 장치(100)의 특징 및 기능을 도 4 또는 도 8의 장치(400)의 특징 및 기능과 조합한다.
도 4는 입자 빔(114)으로 샘플(10)을 분석 및/또는 처리하기 위한 장치(400)의 일 실시형태의 개략도를 나타낸다. 장치(400)의 기본 구성은 도 1 및 도 2의 장치의 기본 구성에 상응한다. 이 예에 있어서 장치(400)에는 도 1 또는 도 2를 참조하여 설명한 바와 같은 시험 구조체(200)가 구비되어 있지 않고; 대신에, 장치(400)는 여진기 유닛(160) 상에 배치된 진동 요소(208)를 기계적으로 진동하도록 유도하기 위해 설정된 여진기 유닛(160)을 추가로 갖는다. 또한, 광학 검출 유닛(162)은 진동 요소(208) 위에 배치되어, 광학 측정에 기초하여 진동 요소(208)의 진동 특성(A(f), φ(f))(도 6을 참조)을 검출하고, 예를 들면 결정 유닛(150)에 출력한다. 검출 유닛(162) 및 진동 요소(208)의 여진기 유닛(160)의 보다 정확한 기능 모드는 도 5 및 도 6을 참조하여 이하에서 상세히 설명된다.
검출된 진동 특성(A(f), φ(f))에 기초하여, 장치(400)의 작동 매개변수 및/또는 공정 매개변수, 예를 들면 공정 가스의 부분 압력, 공정 분위기의 조성, 에칭 속도 및/또는 퇴적 속도를 결정하는 것이 가능하다. 이것 역시 이하에서 상세히 설명된다.
장치(400)와 관련하여 상술한 특징은 또한 도 1 및/또는 도 2의 장치(100)의 특징들과 함께 통합될 수 있음에 유의해야 한다. 예를 들면, 정렬 유닛(140)은 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이 설계될 수 있거나, 추가의 정렬 유닛(140)이 제공된다. 또한, 정렬 유닛(140)은 실시형태에서 완전히 생략될 수도 있다.
도 5는 퇴적 속도 또는 에칭 속도를 결정하기 위해 활용 가능한 진동 요소(208)의 개략도를 나타낸다. 이는, 예를 들면 도 4의 장치(400)에 존재하고 및/또는 도 3의 차폐 요소(130) 상에 배치되는 진동 요소(208)이다. 여진기 유닛(160)은 진동 요소(208)를 기계적 진동(W)을 수행하도록 유도하기 위해 설정된다. 진동 요소(208)는 예로서 캔틸레버의 형태를 취한다. 캔틸레버(208)는 전방 단부에 미리 결정된 영역(204)을 갖고, 미리 결정된 영역은 예를 들면 크롬으로 구성되고, 입자 빔 유도 에칭 공정을 수행하도록 의도된다.
진동 특성(A(f), φ(f))(도 6을 참조)을 검출하기 위한 검출 유닛(162)은 레이저(163) 및 광 검출기(164)를 포함한다. 이 측정 원리는 스캐닝 전자 현미경으로부터 알려져 있다.
입자 빔(114)을 미리 결정된 영역(204)(예를 들면, 시험 구조체(200)의 다른 실시형태) 상으로 방사함으로써, 특히 전구체 가스가 공정 분위기 중에서 캔틸레버(208) 주위에 존재할 때, 에칭 공정을 트리거하는 것이 가능하고, 이는 입자 빔(114)의 입사에 의해 직접 또는 간접적으로 활성화 종으로 전환된 다음, 미리 결정된 영역(204)의 원자와 화학적으로 반응하여 휘발성 반응물을 형성할 수 있다. 이러한 에칭 공정은 특히 캔틸레버(208)의 질량을 감소시키는데, 이는 검출된 진동 특성(A(f), φ(f))의 변화에 의해 검출될 수 있다. 즉, 검출된 진동 특성(A(f), φ(f))의 변화는 캔틸레버(208)의 질량 감소 및 이에 따른 에칭 공정에서의 현재 에칭 속도를 결정하는 데 사용될 수 있다. 재료를 캔틸레버(208) 상에 퇴적하는 퇴적 공정의 경우, 이는 현재 퇴적 속도를 결정하는 데 상응하여 활용될 수 있다.
도 6은 검출된 진동 특성(A(f), φ(f))의 예로서 2개의 측정 곡선을 갖는 예시적인 다이어그램을 나타낸다. 이 예는 여기 주파수(f)의 함수로서 여기된 요소(120, 130, 208)(도 1 - 도 5를 참조)에 의해 수행되는 진동의 진폭(A(f)), 및 여진기 진동과 여기된 진동 사이의 위상 시프트(φ(f))에 관한 것이다. 수평 축은 여기 주파수(f)를 나타내고, 수직 축은 곡선 A(f)에 기초한 편향 및 곡선 φ(f)에 기초한 위상 시프트를 나타낸다. 공진 주파수(fR)의 경우, 진동하도록 유도된 요소는 최대 진폭을 갖는다. 도시된 예는 자유 단부를 갖는 캔틸레버의 상황을 개략적으로 나타낸 것이다. 다른 진동 시스템이 상이하게 거동할 수 있다. 특히 2차원 또는 3차원 진동을 수행하는 더 높은 자유도를 갖는 진동 시스템은 여기에서 상이한 거동, 특히 더 복잡한 거동을 나타낼 수 있다.
도 5를 참조하여 상술한 바와 같이, 캔틸레버(208)의 질량에 변화가 있는 경우, 이는 예를 들면 공진 주파수(fR)의 시프트의 영향을 갖는다. 질량의 변화는 공진 주파수(fR)의 변화로부터 결정될 수 있다.
도 7은 차폐 요소(130) 및 여진기 유닛(160)을 갖는 유지 요소(120)의 실시예의 개략도를 나타낸다. 이 예에 있어서, 여진기 유닛(160)은 차폐 요소(130)를 기계적으로 진동하도록 유도하기 위해 설정되고, 차폐 요소(130)는 이 기능에 맞게 특별히 조정된다. 이는, 차폐 요소(130)가 차폐 효과 외에도 진동 요소(208)의 기능을 추가로 갖는다는 것을 의미한다. 예를 들면, 관통 개구(132)가 존재하는 차폐 요소(130)의 중간 바는 2개의 고정 단부를 갖는 진동 요소(208)로서의 역할을 한다. 여진기 유닛(160)은 유지 요소(120) 상에 고정된다. 이 예에 있어서의 유지 요소(120)는 위에서부터 공급되는 공정 가스(PG)의 통과를 위한 추가의 개구를 갖는다(도 8 및 도 9를 참조). 이들 개구는 선택적이다. 진동 요소(208)의 진동 특성(A(f), φ(f))(도 6을 참조)은, 예를 들면 도 5를 참조하여 설명된 바와 같이 광학적으로 검출될 수 있다.
도 8은 입자 빔(114)으로 샘플(10)을 분석 및/또는 처리하기 위한 추가 장치(400)의 제 2 실시형태의 개략도를 나타낸다. 장치(400)는 도 4를 참조하여 설명한 장치(400)와 동일한 특징을 갖는다. 또한, 장치(400)는 공정 가스 제공 유닛(170)을 갖는다. 이는, 예를 들면 저온에서 고체 또는 액체 상태이거나, 또는 고압 하에서 고도로 압축된 가스 상태인 공정 가스(PG)를 함유하는 공정 가스 저장소(171)를 포함한다. 공정 가스(PG)는, 저장소(171)로부터 도관(173)을 통해 입자 빔 제공 유닛(110)으로, 특히 예를 들면 도 3에 나타내어진 바와 같이, 바람직하게는 다수의 개구를 갖는 차폐 요소(130) 바로 위의 영역으로, 공정 가스(PG)가 샘플(10)을 향해 유동할 수 있도록 공급될 수 있다. 이러한 공정 가스(PG)의 공급은 "위에서부터" 공급하는 것으로 지칭될 수 있다. 대안적으로, 공정 가스(PG)를 측면(나타내지 않음)으로부터 샘플(10)로 공급하는 것이 가능하다. 밸브(172)는 공정 가스 유동의 조정을 위해 활용될 수 있다.
공정 가스(PG)는 상이한 가스 종의 혼합물을 포함할 수 있으며, 가스 종은 H2, He, O2, N2 등과 같은 순수 원소와, CH4, NH3, H2O, SiH4 등과 같은 복합 가스 모두를 의미하는 것으로 이해된다. 각각의 가스 종의 각각의 부분 압력은 바람직하게는 각각의 가스 종의 공급 및/또는 제거를 통해, 특히 밸브(172) 및 진공 펌프(나타내지 않음)를 통해 조정 가능하다.
도 8에 나타내어진 공정 가스 제공 유닛(170)은 도 1 또는 도 2의 장치(100)와도 함께 사용 가능하다는 점에 유의해야 한다.
도 9는, 캔틸레버의 형태를 취하고 여진기 유닛(160)(나타내지 않음)(도 3, 도 4, 도 5, 도 7, 도 8을 참조)에 의해 기계적으로 진동하도록 유도 가능한 진동 요소(208)의 표면에서의 공정 가스(PG)의 체류 시간을 결정하는 것을 2개의 개략적인 도시로 나타낸다. 검출 유닛(162)(나타내지 않음)(도 3, 도 4, 도 5, 도 7을 참조)은 진동 특성(A(f), φ(f))(도 6을 참조)을 검출하도록 설정된다. 제 1 상태(I)에서, 공정 분위기(PA)는 공정 가스(PG)로 비교적 조밀하게 존재한다. 따라서, 공정 가스(PG)의 개별 분자는 조밀한 층(단층)에 흡착된다. 따라서, 캔틸레버(208)의 질량은 이 단층의 질량만큼 증가하고, 특정 공진 주파수(fR)(도 6을 참조)가 확립된다. 제 2 상태(II)에서, 예를 들면 공정 가스(PG)의 가스 공급이 종료되고 공정 분위기(PA)가 희박해진다. 따라서, 캔틸레버(208) 상에 흡착된 분자는 마찬가지로 휘발되어, 흡착된 질량이 감소하고, 그 결과 상태(I)에 비해 공진 주파수(fR)가 변경된다. 시간에 따른 공진 주파수(fR)의 변화를 관찰함으로써, 예를 들면 캔틸레버(208)에서의 공정 가스(PG)의 체류 시간을 확인하는 것이 가능하다. 공진 주파수(fR)가 아니라, 이 공정 매개변수 및/또는 다른 작동 매개변수 또는 공정 매개변수의 결정을 위해 다른 진동 특성을 검출하고 평가하는 것도 가능하다는 점에 유의해야 한다.
도 10은 장치(100, 400)에서 분석 및/또는 처리 작업에 의해 샘플(10)(도 1, 도 2, 도 4 또는 도 8을 참조)을 분석 및/또는 처리하는 제 1 방법의 실시예의 개략적인 블록 다이어그램을 나타낸다. 단계(S10)에서, 시험 구조체(200)(도 1 - 도 3을 참조)가 장치(100, 400)의 진공 하우징에 제공된다. 제 2 단계(S11)에서, 진공 하우징은 분석 및/또는 처리 작업의 수행을 위해 공정 분위기(PA)(도 9를 참조)를 제공하도록 진공화된다. 선택적으로, 이 단계는 하나 이상의 공정 가스(PG)(도 8 또는 도 9를 참조)의 공급을 포함한다. 제 3 단계(S12)에서, 입자 빔(114)(도 1, 도 2, 도 4, 도 5, 도 8을 참조)은 시험 구조체(200) 상으로 방사된다. 이 단계는 특히 입자 빔(114)을, 예를 들면 정렬 유닛(140)에 의해 시험 구조체(200) 상에 정렬하는 것을 포함한다. 제 4 단계(S13)에서, 입자 빔(114)과 시험 구조체(200)의 상호작용이 검출된다. 상호작용은 특히 후방 산란 전자 검출기 및/또는 2차 전자 검출기와 같은 검출기에 의해 검출된다. 대안적으로, 다른 검출기, 예를 들면 광학 검출기를 사용하는 것이 가능하다. 장치(100, 400)가 유지 요소(120)(도 1, 도 2, 도 4, 도 8을 참조), 차폐 요소(130)(도 1, 도 2, 도 4, 도 8을 참조) 및/또는 진동 요소(208)(도 3, 도 4, 도 5, 도 7, 도 8을 참조)의 기계적 진동(W)(도 5를 참조)을 유도하도록 설정된 여진기 유닛(160)(도 3, 도 4, 도 5, 도 7을 참조)을 갖고, 검출 유닛(162)(도 4, 도 5, 도 8을 참조)이 진동 특성(A(f), φ(f))(도 6을 참조)을 검출하도록 설정되는 경우, 이 배열은 시험 구조체와 검출기의 조합을 형성한다. 제 5 단계(S14)에서, 검출된 상호작용에 따라 분석 및/또는 처리 작업을 위한 장치(100, 400)의 적어도 하나의 현재 작동 매개변수 및/또는 공정 매개변수가 결정된다. 이 경우, 특히 각각의 검출기에 의해 검출되고 입자 빔(114)과 시험 구조체(200)의 상호작용을 설명하는 측정 데이터가 하나 이상의 물리적 및/또는 수학적 모델에 의해 평가된다.
이 방법은 도 1, 도 2, 도 4 또는 도 8의 장치(100, 400) 중 임의의 장치로 구현될 수 있다. 샘플(10)은 특히 리소그래피 마스크이다. 시험 구조체(200)는 특히 리소그래피 마스크와 동일하거나 유사한 재료 및/또는 구조를 갖는다.
도 11은 장치(100, 400)에서 분석 및/또는 처리 작업에 의해 입자 빔(114)(도 1, 도 2, 도 4, 도 8을 참조)으로 샘플(10)(도 1, 도 2, 도 4, 도 8을 참조)을 분석 및/또는 처리하는 제 2 방법의 실시예의 개략적인 블록 다이어그램을 나타낸다. 장치(100, 400)는 샘플(10) 상에 축적된 전하(Q)(도 1을 참조)에 의해 생성되는 전기장(E)(도 1을 참조)을 차폐하기 위한, 유지 요소(120)(도 1, 도 2, 도 4, 도 7, 도 8을 참조)에 의해 유지된 차폐 요소(130)(도 1, 도 2, 도 4, 도 7, 도 8을 참조)를 갖는다. 더욱이, 차폐 요소(130)는 입자 빔(114)이 샘플(10) 상으로 통과하기 위한 통과 개구(132)(도 1 - 도 4, 도 7, 도 8을 참조)를 갖는다. 방법의 제 1 단계(S20)에서, 분석 및/또는 처리 작업의 수행을 위한 공정 분위기(PA)(도 9를 참조)의 제공을 위해 장치(100, 400)의 진공 하우징이 진공화된다. 선택적으로, 이 단계는 하나 이상의 공정 가스(PG)(도 8 또는 도 9를 참조)의 공급을 포함한다. 제 2 단계(S21)에서, 유지 요소(120), 차폐 요소(130), 및/또는 유지 요소(120) 또는 차폐 요소(130) 상에 배치되는 진동 요소(208)(도 4, 도 5, 도 7, 도 8, 도 9를 참조)는 기계적 진동(W)(도 5를 참조)을 수행하도록 유도된다. 제 3 스텝(S22)에서, 진동하도록 유도된 유지 요소(120), 차폐 요소(130) 및/또는 진동 요소(208)의 진동 특성(A(f), φ(f))(도 6을 참조)이 검출된다. 진동 특성(A(f), φ(f))은 특히 광학 검출기 및/또는 피에조 결정과 같은 전기 변형 센서 요소에 의해 검출된다. 제 4 단계(S23)에서, 검출된 진동 특성(A(f), φ(f))에 따라 장치(100, 400)의 적어도 하나의 현재 작동 매개변수 및/또는 공정 매개변수가 결정된다. 이 경우, 특히 각각의 검출기에 의해 검출되고 입자 빔(114)과 시험 구조체(200)의 상호작용을 설명하는 측정 데이터가 하나 이상의 물리적 및/또는 수학적 모델에 의해 평가된다.
이 방법은 도 1, 도 2, 도 4 또는 도 8의 장치(100, 400) 중 임의의 장치로 구현될 수 있다. 샘플(10)은 특히 리소그래피 마스크이다. 유지 요소(120), 차폐 요소(130) 및/또는 진동 요소(208)는 바람직하게는 시험 구조체(200)를 갖는다(도 1 - 3을 참조).
도 10 및 도 11을 참조하여 설명된 방법은 특히 조합 가능하다. 두 방법 모두는 작동 매개변수 및/또는 공정 매개변수의 각각의 최적 조정이 수행된다는 점에서, 장치(100, 400)에 의해 샘플(10)의 분석 및/또는 처리 작업을 모니터링하고 및/또는 최적화하는 데 적합하다.
도 12는 전자 현미경의 분해능을 검증하거나 그렇지 않으면 전자 현미경을 교정하기 위한 시험 구조체(200)(도 1 - 도 3을 참조)의 전자 현미경 사진(IMG)의 일 예를 나타낸다.
사용된 시험 구조체(200)는 탄소 상의 금 나노입자이다. 상기 이미지(IMG)의 금 나노입자는 탄소 기판에 대해 밝은 색상으로 두드러진다.
상기 이미지(IMG)에 기초하여, 예를 들면 전자 현미경으로 달성된 분해능을 결정하는 것이 가능하다. 유리하게는, 이 목적을 위해 금 나노입자의 크기 분포는, 예를 들면 시험 구조체의 제조를 위한 제조 공정으로부터 및/또는 스캐닝 전자 현미경 등으로 시험 구조체를 샘플링함으로써 알려져 있다. 또한, 상기 이미지(IMG)에 기초하여, 전자 빔의 빔 프로파일은, 예를 들면 금 나노입자에 기인하는 에지를 따르는 강도 진행을 분석함으로써 확인될 수 있다.
도 13의 장치(100)에는 제공 유닛(110)의 하우징(113)에 부착하는 암(1300)이 제공될 수 있다. 암(1300)은 수평 플랫폼(1302)을 유지시킬 수 있다. 암(1300) 및/또는 플랫폼(1302)은 하우징(113)과 일체로 형성될 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 플랫폼(1302)은 하우징(113) 또는 제공 유닛(110)의 임의의 다른 부분에 직접 부착(및/또는 일체로 형성)된다. 암(1300)은 도 13에 나타내어진 바와 같이 수직방향으로 (적어도 부분적으로) 연장될 수 있다.
시험 구조체(200)(예를 들면, 상기 실시형태들 중 임의의 실시형태에서 설명한 바와 같은)는, 빔 생성 유닛(112)을 향하도록 플랫폼(1302) 상에 배열될 수 있다. 시험 구조체(200)는, 시험 구조체(200)가 플랫폼(1302)과 일체로 형성되는(예를 들면, 시험 구조체(200)가 플랫폼(1302)의 표면인) 경우를 포함하는 플랫폼(1302)에 부착될 수 있다. 따라서, 일반적으로 말해서 시험 구조체(200)는, 시험 구조체가 제공 유닛(110) 또는 그것의 구성요소와 일체로 형성되는 경우를 포함할 수 있는 제공 유닛(110)에 직접 또는 간접적으로(즉, 다른 구성요소를 통해) 부착될 수 있다. 부착은 억지 잠금, 형태 끼워맞춤 및/또는 점착 방식(상기 규정된 바와 같이)으로 이루어질 수 있다.
장치(100)는 입자 빔(114)을 사용하여 시험 구조체(200) 상에 에칭 공정 및/또는 퇴적 공정을 구현하도록 구성된다. 도 8에 나타내어진 바와 같은 공정 가스 제공 유닛(170)은, 시험 구조체(200)를 에칭하고 시험 구조체 상에 재료를 퇴적하기 위해 시험 구조체(200)에 공정 가스(PG)(도 8을 참조)를 공급하도록 제공될 수 있다. 이를 위해, 입자 빔(114)은 공정 가스(PG)와 상호작용할 수 있다. 상기 가스 제공 유닛(170)은 또한 입자 빔(114)의 작용 하에 샘플(10)을 에칭하고 및/또는 샘플 상에 재료를 퇴적하기 위해 공정 가스를 샘플(10)에 전달할 수 있다.
상술한 모든 실시형태는 도 13의 실시형태에 적용되고, 그 반대의 경우도 마찬가지이다. 예를 들면, 플랫폼(1302)은 시험 구조체(200)와 함께 진동 요소(208)를 형성할 수 있다.
플랫폼(1302) 상에 배열된 시험 구조체(200)(도 13의 우측)는 하우징(113)에 의해 둘러싸인 내부 체적(111) 안쪽에 배열되어 있다. 예를 들면, 암(1300)은 하우징(113)의 안쪽 부분에 연결된다. 플랫폼(1302')은 개구(116) 위로 수평하게 연장될 수 있다.
한편, 도 13의 좌측에 나타내어진 추가 실시형태에 있어서 시험 구조체(200')는 내부 체적(111) 바깥쪽에 배열되어 있다. 예를 들면, 암(1300')은 하우징(113)의 바깥쪽 부분에 부착된다. 플랫폼(1302')은 개구(116) 아래로 수평하게 연장될 수 있다.
보다 일반적으로 그리고 도 13에 나타내어진 바와 같이, 시험 구조체(200)는 입자 빔이 제공 유닛(110)을 빠져나가기 위한 개구(16)의 내측에(빔(A)을 따라 봤을 때) 또는 개구에 인접하여 배열될 수 있다.
참조 부호 DOF는 제공 유닛(110)의 피사계 심도(DOF)(특히, 상기 제공 유닛(110)에 의해 구성된 전자 현미경의 DOF)를 나타낸다. DOF는 허용 가능하게 선명한 초점에 있는 가장 가까운 오브젝트와 가장 먼 오브젝트 사이의 거리이다. 알 수 있는 바와 같이, DOF는 시험 구조체(200)를 포함하도록 설계될 수 있다. DOF는 샘플(10)도 포함하도록 설계될 수 있다. 따라서, 둘 모두(샘플(10) 및 시험 구조체(200))는 선명한 초점에서 이미징될 수 있다. DOF는, 예를 들면 최대 100, 최대 10 또는 최대 1마이크로미터, 및/또는 적어도 1, 10 또는 100마이크로미터일 수 있다.
시험 구조체(200)가 에칭되거나 시험 구조체 상에 재료가 퇴적되면, 입자 빔(114)을 사용하여 에칭 또는 퇴적된 구조(도 13에 나타내지 않음)의 이미지(또는 임의의 다른 상호작용)가 취해질 수 있다. 상기 이미지 또는 다른 상호작용에 기초하여, 결정 유닛(150)은 현재 작동 매개변수 또는 공정 매개변수를 결정한다. 예를 들면, 결정 유닛(150)은, 예를 들면 제공 유닛(110), 특히 전자 현미경의 텔레센트리시티를 결정한다.
본 발명은 실시예를 참조하여 설명되었으나, 다양한 방식으로 변형 가능하다.
1 시스템 10 샘플
100 장치 102 샘플 스테이지
110 제공 유닛 111 내부 체적
112 빔 생성 유닛 113 하우징
114 입자 빔 116 개구
117 볼록한 섹션 120 유지 요소
130 차폐 요소 132 관통 개구
140 정렬 유닛 150 결정 유닛
160 여진기 유닛 162 획득 유닛
163 레이저 164 광 검출기
170 공정 가스 제공 유닛 171 공정 가스 저장소
172 밸브 173 라인
200 시험 구조체 202 구조체
203 구조체 204 미리 결정된 영역
206 미리 결정된 영역 208 진동 요소
400 장치 1300 암
1302 플랫폼 φ(f) 위상(진동 특성)
A 빔 경로 A(f) 진폭(진동 특성)
B 빔 경로 DOF 피사계 심도
E 필드 라인 f 주파수
fR 공진 주파수 IMG 전자 현미경 사진
M1 재료 M2 재료
PA 공정 분위기 PG 공정 가스
Q 전하 S10 방법 단계
S11 방법 단계 S12 방법 단계
S13 방법 단계 S14 방법 단계
S20 방법 단계 S21 방법 단계
S22 방법 단계 S23 방법 단계
W 진동

Claims (19)

  1. 입자 빔(114)으로 샘플(10)을 분석 및/또는 처리하기 위한 장치(100, 400)로서,
    입자 빔(114)을 제공하기 위한 제공 유닛(110); 및
    상기 제공 유닛(110)에 부착된 시험 구조체(200)를 포함하고,
    상기 입자 빔(114)을 사용하여 상기 시험 구조체(200) 상에 에칭 공정 및/또는 퇴적 공정을 구현하도록 구성되는, 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 에칭 공정 및/또는 퇴적 공정이 구현된 상기 시험 구조체(200)와 상기 입자 빔(114)의 상호작용에 따라 상기 장치(100)의 적어도 하나의 현재 작동 매개변수 및/또는 공정 매개변수를 결정하기 위한 결정 유닛(150)을 더 포함하는, 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 시험 구조체(200)는 상기 제공 유닛(110)에 의해 규정된 내부 체적(111) 안쪽에 배열되는, 장치.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    전자 현미경을 더 포함하고, 상기 시험 구조체(200)는 상기 전자 현미경의 피사계 심도(depth of field) 내에 배열되는, 장치.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에칭 공정 및/또는 퇴적 공정이 구현된 상기 시험 구조체(200)를 포함하는, 장치.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입자 빔(114)을 사용하여 상기 시험 구조체 상에 상기 에칭 공정 및/또는 퇴적 공정을 구현하기 위해 상기 시험 구조체(200)에 공정 가스를 제공하기 위한 공정 가스 제공 유닛(170)을 더 포함하는, 장치.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제공 유닛(110)은 상기 입자 빔(114)이 상기 샘플(10)로 통과하기 위한 개구(116)를 갖고, 상기 시험 구조체(200)는 상기 개구(116)의 내측에 또는 상기 개구(116)에 인접하여 배열되는, 장치.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    전기적 및/또는 자기적 차폐를 위한 차폐 요소(130)를 더 포함하고, 상기 차폐 요소(130)는 상기 입자 빔(114)이 상기 샘플(10)로 통과하기 위한 관통 개구(132)를 갖고, 상기 차폐 요소(132) 및/또는 상기 차폐 요소(132)를 유지하기 위한 유지 요소(120)는 상기 시험 구조체(200)를 포함하는, 장치.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입자 빔(114)이 상기 시험 구조체(200) 상에 입사되도록 상기 입자 빔(114)과 상기 시험 구조체(200)를 서로에 대해 정렬하기 위한 정렬 유닛(140)을 더 포함하는, 장치.
  10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    결정된 적어도 하나의 상기 작동 매개변수는 상기 제공 유닛(110)의 텔레센트리시티(telecentricity)를 포함하는, 장치.
  11. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시험 구조체(200)를 기계적으로 진동(W)하도록 유도하기 위한 여진기(exciter) 유닛(160),
    적어도 상기 시험 구조체(200)의 진동 특성(A(f), φ(f))을 검출하기 위한 검출 유닛(162), 및
    검출된 상기 진동 특성(A(f), φ(f))에 따라 상기 장치(100)의 적어도 하나의 현재 작동 매개변수 및/또는 공정 매개변수를 결정하기 위한 결정 유닛(150)을 포함하는, 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 시험 구조체(200)는 캔틸레버(cantilever)(208) 상에 형성되는, 장치.
  13. 청구항 11 또는 청구항 12에 있어서,
    상기 검출 유닛(162)은 레이저(163)에 의해 상기 진동 특성(A(f), φ(f))을 검출하도록 설정되는, 장치.
  14. 청구항 11 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 샘플(10)에 공정 가스(PG)를 제공하기 위한 공정 가스 제공 유닛(170)을 더 포함하고, 상기 결정 유닛(150)은 검출된 상기 진동 특성(A(f), φ(f))에 따라 상기 공정 가스(PG)에 존재하는 종(species)의 적어도 하나의 가스 농도 및/또는 적어도 하나의 부분 압력을 결정하도록 설정되는, 장치.
  15. 시스템(1)으로서,
    청구항 1 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 기재된 장치(100, 400) 및 샘플(10)을 포함하는, 시스템.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 장치(100)는 상기 입자 빔(114)을 사용하여 상기 샘플(10) 상에 에칭 공정 및/또는 퇴적 공정을 구현하도록 구성되는, 시스템.
  17. 청구항 15 또는 청구항 16에 있어서,
    상기 시험 구조체(200)의 적어도 일부분 및 상기 샘플(10)의 적어도 일부분은 동일한 재료 조성을 갖는, 시스템.
  18. 입자 빔(114)으로 샘플(10)을 분석 및/또는 처리하기 위한 장치(100, 400)에서 시험 구조체(200)를 제공하기 위한 방법으로서,
    상기 장치(100, 400)는,
    입자 빔(114)을 제공하도록 구성되는 제공 유닛(110); 및
    상기 제공 유닛(110)에 부착된 시험 구조체(200)를 포함하고,
    상기 방법은,
    상기 입자 빔(114)을 사용하여 상기 시험 구조체(200) 상에 에칭 공정 및/또는 퇴적 공정을 구현하는 단계를 포함하는, 방법.
  19. 장치(100, 400)를 사용하여 입자 빔(114)으로 샘플(10)을 분석 및/또는 처리하기 위한 방법으로서,
    청구항 18에 기재된 방법을 수행하는 단계;
    입자 빔(114)과 시험 구조체(200)의 상호작용을 검출하는 단계(S13); 및
    검출된 상기 상호작용에 따라 상기 장치(100, 400)의 적어도 하나의 현재 작동 매개변수 및/또는 공정 매개변수를 결정하는 단계(S14)를 포함하는, 방법.
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