KR20240117628A - 이온 밀링 장치 및 검사 시스템 - Google Patents
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Abstract
이온 밀링 장치는, 시료에 이온 빔이 조사됨으로써 발생하는 스퍼터 입자의 양을 계측하는 제1 모니터링 기구와, 시료에 이온 빔이 조사됨으로써 형성되는 시료의 가공면을 촬상하는 제2 모니터링 기구를 구비하고, 단면 밀링 처리에 있어서, 제1 모니터링 기구에 의한 계측으로부터 추정되는 시료의 스퍼터량 및 제2 모니터링 기구에서 촬상된 화상으로부터 추출된 가공면상의 형상이, 스퍼터량 및 가공면 형상에 대해 설정된 가공 종료 조건을 만족시키는 경우에, 시료에 대한 가공을 종료한다.
Description
본 발명은, 이온 밀링 장치 및 검사 시스템에 관한 것이다.
이온 밀링 장치는, 시료(예를 들면, 금속, 반도체, 글래스, 세라믹 등)의 표면 혹은 단면(斷面)에, 수KV로 가속시킨 비집속의 이온 빔(Ar 이온 등)을 조사하여, 스퍼터링 현상에 의해 무응력으로 시료 표면의 원자를 튕겨냄으로써, 평활한 가공면을 얻을 수 있다. 이것은, 주사 전자 현미경(SEM:Scanning Electron Microscope)이나 투과 전자 현미경(TEM:Transmission Electron Microscope)으로 대표되는 전자 현미경에 의해, 시료의 표면 혹은 단면을 관찰하기 위한 평활 가공을 행하기 위해 우수한 특성이다.
특허문헌 1에는, 밀링 가공에 의해 스퍼터 입자가 수정 진동자 상에 퇴적되는 것에 의한 발진 신호의 주파수의 변화로부터, 수정 진동자 상에 퇴적된 스퍼터 입자의 질량을 측정하여, 시료에 스퍼터 입자가 퇴적함으로써 형성되는 리데포지션 막의 막두께를 추정하는 것이 개시되어 있다.
반도체 소자가 삼차원으로 집적되는 삼차원 디바이스의 개발이 진행되고 있다. 이미 양산 단계에 있는 것부터 개발 레벨에 있는 것까지 다양한데, 예를 들면, 메모리 셀 어레이가 적층되는 플래시 메모리, FinFET, GAA(Gate All Around)형 FET 등이 알려져 있다. 이들은, 미세하고 또한 고애스펙트비의 홈이나 구멍이 고밀도로 마련되고, 홈이나 구멍의 측벽에 절연막, 반도체막, 혹은 금속막 등이 적층됨으로써, 능동 소자가 형성된다. 이러한 내부 구조를 갖는 삼차원 디바이스의 양산 라인의 수율을 올리기 위해, 삼차원 디바이스의 내부 구조를 노출시켜, 실제로 원하는 내부 구조가 형성되어 있는지에 대해, 내부 미세 구조를 촬상한 SEM(Scanning Electron Microscope) 화상으로부터 해석하는 것이 유효하다.
비집속 이온 빔을 사용하는 이온 밀링 장치에 의한 단면 밀링 처리는, 고속으로 삼차원 디바이스의 내부 구조를 노출시키는 것이 가능하다는 이점을 갖는 한편, 일정한 가공 형상으로 가공을 행하는 것이 어렵다.
도 6은 시료(1)에 대해 단면 밀링 처리를 행하는 상태를 나타내는 모식도이다. 이온 밀링 장치의 구성에 대해서는 도 1을 사용해서 후술하지만, 측면도(50)는 이온 빔을 조사하는 이온 건으로부터 본 시료(1)를 나타내고 있고, 상면도(51)는 촬상 장치로부터 본 시료(1)를 나타내고 있다. 또한, 시료(1)에는 내부 구조의 예로서 구멍(52)을 투시시켜서 나타내고 있다. 구멍(52)은 내부 구조이므로, 단면 밀링 처리 전에는 밖에서 볼 수 없다.
단면 밀링 처리에서는, 시료(1) 상에 이온 빔을 차폐하는 차폐판(3)을 배치하고, 차폐판(3)의 단부면으로부터 약간 돌출하도록 노출된 시료(1)의 부분을 밀링 처리함으로써 시료의 단면을 노출시킨다. 이온 빔의 강도는, 그 중심(이온 빔 중심)에 있어서 가장 강도가 높고, 이온 빔 중심으로부터 멀어짐에 따라 가우시안 분포에 따라 감쇠한다. 이 결과, 이온 빔의 중심부가 조사되는 영역에서는 스퍼터량이 가장 크고, 그로부터 멀어질수록 스퍼터량이 감소하게 된다.
이 때문에, 도 6의 예라면, 단면 밀링 처리에 의한 가공면은 구멍(52)의 깊이 방향(Y 방향)에 대해 경사져서 형성된다. 여기에서, 이온 빔의 강도 분포는, 이온 건과 시료의 거리, 이온 빔의 가속 전압, 방전 전압, 가스 유량 등에 영향을 받아 변화되기 때문에, 항상 동일한 강도 분포를 갖는 이온 빔을 시료에 조사하는 것이 어렵다. 이 때문에, 가공하는 시료마다, 형성되는 가공면의 형상의 편차가 생기기 쉽다.
단면 밀링 처리에 의해 노출된 내부 구조는, 상면도(51)와 동일한 방향으로부터 SEM 화상(이하, 단면 SEM 화상이라 함)이 촬상되고, 내부 구조가 원하는 구조로 형성되어 있는지 해석된다. 여기에서, 단면 밀링 처리에 의한 가공면이 구멍(52)의 깊이 방향에 대해 경사져 있음에 의해, 단면 SEM 화상에 찍히는 구멍(52)의 상(像)은 가공면의 경사에 기인하는 왜곡을 포함하고 있다. 이 왜곡은 화상 처리에 의해 해소될 수 있지만, 왜곡의 정도는 가공면의 형상에 따라 변화된다. 예를 들면, 가공면(53)에 의해 노출된 구멍(52a)의 상과 가공면(54)에 의해 노출된 구멍(52a)의 상은 왜곡의 정도가 서로 다르다. 단면 밀링 처리마다, 즉 가공 완료 시료마다 가공면을 구하고, 단면 SEM 화상을 가공면의 경사에 따른 왜곡 보정을 행한다고 하면, 검사의 스루풋이 저하해 버린다.
본 발명에서는, 단면 밀링 처리에 있어서의 가공 형상의 높은 재현성을 실현함으로써, 검사의 스루풋을 향상시킨다.
본 발명의 일 실시의 양태인 이온 밀링 장치는, 시료실과, 비집속의 이온 빔을 방출하는 이온 건과, 시료실 내에 배치되고, 시료 상에 배치되는 이온 빔을 차폐하는 차폐판의 단부면으로부터 시료의 일부가 노출되도록, 시료를 재치(載置)하는 시료 스테이지와, 시료에 이온 빔이 조사됨으로써 발생하는 스퍼터 입자의 양을 계측하는 제1 모니터링 기구와, 시료에 이온 빔이 조사됨으로써 형성되는 시료의 가공면을 촬상하는 제2 모니터링 기구와, 제1 모니터링 기구에 의한 계측으로부터 추정되는 시료의 스퍼터량 및 제2 모니터링 기구에서 촬상된 화상으로부터 추출된 가공면상(像)의 형상이, 스퍼터량 및 가공면 형상에 대해 설정된 가공 종료 조건을 만족시키는 경우에, 시료에 대한 가공을 종료하는 제어부를 갖는다.
단면 밀링 처리에 있어서의 가공 형상의 높은 재현성을 실현한다. 그 밖의 과제와 신규한 특징은, 본 명세서의 기술 및 첨부 도면으로부터 명확해질 것이다.
도 1은 이온 밀링 장치의 전체 구성도이다.
도 2는 시간 추이에 따른 가공면 형상의 변화를 나타내는 도면이다.
도 3a는 가공면 화상의 예이다.
도 3b는 가공면상의 예이다.
도 4는 단면 밀링 처리의 플로우차트이다.
도 5a는 검사 시스템의 개략 구성도이다.
도 5b는 화상 처리부가 실행하는 화상 처리의 예이다.
도 6은 본 발명의 과제를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 시간 추이에 따른 가공면 형상의 변화를 나타내는 도면이다.
도 3a는 가공면 화상의 예이다.
도 3b는 가공면상의 예이다.
도 4는 단면 밀링 처리의 플로우차트이다.
도 5a는 검사 시스템의 개략 구성도이다.
도 5b는 화상 처리부가 실행하는 화상 처리의 예이다.
도 6은 본 발명의 과제를 설명하기 위한 도면이다.
도 1은, 이온 밀링 장치의 전체 구성을 나타내는 도면이다. 시료(1)는 시료 스테이지(2) 상에 설치되고, 이온 건(4)으로부터 시료(1)에 이온 빔이 조사된다. 이온 건(4)으로서는, 구조를 소형화하기 위해 유효한 페닝 방식을 채용한다. 페닝 방식의 이온 건에서는, 이온 건 내부에 있어서 페닝 방전에 의해 발생시킨 전자와 아르곤 가스를 충돌시킴에 의해 아르곤 이온을 생성하고, 생성한 아르곤 이온을 가속하여 이온 빔으로서 방출한다. 이 때문에, 이온 건(4)에는, 고압 전원(5a)으로부터 페닝 방전을 발생시키기 위한 방전 전압, 아르곤 이온을 가속시키기 위한 가속 전압이 인가되고, MFC(Mass Flow Controller)(5b)에 의해 유량 제어된 아르곤 가스가 공급된다.
시료(1) 상에는, 이온 건(4)으로부터 시료(1)에 조사되는 이온 빔을 차폐하는 차폐판(3)이 배치되고, 차폐판(3)의 단부면으로부터 돌출하도록 노출된 시료(1)의 부분이 이온 빔에 의해 밀링된다(단면 밀링). 시료 스테이지(2)는, 단면 밀링 처리 중, 스테이지 구동부(9)에 의해 구동된다. 예를 들면, 스테이지 구동부(9)는 시료 스테이지(2)에, 이온 빔의 이온 빔 중심(B)과 직교하도록 설정되는 스윙 축(S)(Y 방향)을 중심으로 한 스윙 동작과, 이온 빔 중심(B) 및 스윙 축(S)과 직교하는 방향(X 방향)을 따른 슬라이딩 동작을 행하게 한다. 스윙 축(S)을 중심으로 시료(1)를 소정의 각도 범위(스윙 각도)에서 스윙시키는 스윙 동작에 의해, 가공면을 평활화시킬 수 있다. 또한, 이온 빔 중심(B)을 중심으로 해서 시료(1)를 X 방향으로 왕래시키는 슬라이딩 동작에 의해, X 방향의 가공폭을 넓힐 수 있다. 밀링 처리는 배기계(10)에 의해 진공 배기된 시료실(6) 내에 있어서 행해진다.
이온 밀링 장치의 제어는, 계산기(12)와 컨트롤러(11)에 의해 행해지고, 이들을 포괄하여 제어부라고 할 경우도 있다. 계산기(12)는 유저에 의해 설정된 밀링 조건을 컨트롤러(11)에 설정함과 함께, 밀링 처리의 모니터링을 행하고(상세는 후술함), 컨트롤러(11)의 제어 값을 변경한다. 컨트롤러(11)는 설정 또는 변경된 제어 값에 기초하여, 이온 밀링 장치의 각 구성(이온 건(4), 시료 스테이지(2), 배기계(10) 등)을 제어한다.
이온 밀링 장치는, 단면 밀링 처리를 모니터하기 위해, 적어도 2개의 모니터링 기구를 갖는다. 제1 모니터링 기구는, 단면 밀링 처리에 의한 시료의 스퍼터량을 추정하는 센서이다. 제1 모니터링 기구는, 시료(1)의 근방에 배치되는 수정 진동자(17), 발진 회로(18), 검출 회로(19)를 포함한다. 수정 진동자(17)는 예를 들면, 원판 형상의 수정 진동자이고, 모니터링의 감도를 최적화하기 위해, 위치나 방향을 조정할 수 있도록 시료실(6) 내에서 가동(可動)되도록 설치되는 것이 바람직하다. 밀링 처리 중, 발진 회로(18)는, 수정 진동자(17)를 발진시켜서 발진 신호를 출력하고, 검출 회로(19)에서 발진 신호의 주파수를 검출한다. 밀링 처리에 의해 발생한 스퍼터 입자가 수정 진동자(17)에 부착해서 수정 진동자의 질량이 증가함으로써, 발진 신호의 주파수가 변화된다. 이 현상을 이용해서, 발진 신호의 주파수의 변화로부터 수정 진동자(17)에 퇴적된 스퍼터 입자의 질량을 계측한다. 수정 진동자(17)에 퇴적된 스퍼터 입자의 질량으로부터 밀링 처리에 의한 시료(1)의 스퍼터량을 추정할 수 있다.
제2 모니터링 기구는, 단면 밀링 처리에 의한 가공 형상을 모니터하는 화상 센서이다. 제2 모니터링 기구는, 시료실(6) 밖에 설치되는 LED 등의 조명(15), 광학 현미경 혹은 전자 현미경 등에 의해 시료(1)의 가공 형상을 확대해서 촬상하는 촬상 장치(16)를 포함한다. 이 때문에, 시료실(6)의 상면에는 관찰창(7)이 설치되어 있고, 관찰창(7)을 통해, 촬상 장치(16)에 의해 단면 밀링 처리에 의해 형성된 가공면을 촬상 가능하게 하고 있다. 또한, 관찰창(7)에 스퍼터 입자가 부착하는 것을 방지하기 위해, 관찰창(7)의 내면은 셔터(8)에 의해 보호되어 있다. 이온 빔이 시료(1)에 조사되고 있는 기간 중에는, 셔터(8)를 닫아, 관찰창(7)에의 스퍼터 입자의 부착을 막는다. 조명(15)은 시료실(6) 내를 비추어, 촬상 장치(16)에 의해, 시료(1)의 가공면 화상을 소정의 시간 간격으로 촬영한다.
도 2는, 단면 밀링 처리의 시간 추이에 따른 가공면 형상의 변화를 촬상 장치(16)에 의한 화상(20)에 의해 나타낸 도면이다. 또한, 이 예는 내부 구조가 없는 시료를 단면 밀링 처리한 예이다. 시간 경과에 따라, 가공면 깊이(Z 방향)가 깊어져 가는 것을 알 수 있다. 한편, 가공 깊이(Y 방향)는, 가공면을 상방으로부터 촬상한 상으로부터 파악할 수 없다. 그래서, 본 실시예에서는, 화상에 의한 모니터링에 더해 스퍼터량의 모니터링을 병용한다. 상방으로부터 관찰된 가공면 형상과 스퍼터량이 각각 원하는 값과 일치하고 있을 경우에는, 단면 밀링 처리에 의해 형성되는 3차원의 가공면은 원하는 가공면으로 되어 있다고 추정할 수 있다.
도 2에 나타나는 바와 같은 상방으로부터 관찰된 가공면 형상의 변화를 자동으로 모니터링하기 위해, 얻어진 가공면 화상의 화상 처리를 행한다. 도 3a는 광학 현미경에 의해 확대해서 촬상한 가공면 화상(30)이다. 가공면 화상(30)에는, 단면 밀링 처리된 시료상(31), 시료 스테이지상(32), 차폐판상(33)이 포함되어 있다. 계산기(12)는, 가공면 화상(30)을 이치화해서, 도 3b에 나타내는 가공면상(35)을 얻는다. 또한, 이치화에 있어서는, 조명(15)에 의한 그림자의 드리움 방식 등을 고려해서 가공면 형상을 추출한다. 후술하는 가공면 형상의 판정을 위해, 가공면 형상을 나타내는 대표값으로서, 가공면 깊이(36)와 반값폭(FWHM:Full Width Half Maximum)(37)을 사용하는 경우에는, 가공면상(35)으로부터 가공면 깊이(36)와 반값폭(37)을 계측한다. 계산기(12)는, 가공면 화상(30)으로부터의 가공면상(35)의 취득, 치수 측정을 자동적으로 실행한다.
도 4에 본 실시예에 있어서의 단면 밀링 처리의 플로우차트를 나타낸다. 본 플로우는 계산기(12)에 의해 제어된다.
스텝 101:유저는 계산기(12)에 밀링 조건을 설정한다. 밀링 조건에는, 원하는 가공면 형상과 가공량의 정보를 포함한다. 구체적으로는 가공 종료 조건으로 하는 가공면 형상과 스퍼터량을 설정한다. 설정 방법에 특별히 한정은 없고, 가공면상을 등록해도 되고, 계산기(12)가 실시하는 가공면 형상의 판정 방법에 따른 가공면상의 대표값을 등록해도 된다. 또한, 스퍼터량에 대해서도, 가공되는 시료의 스퍼터량을 등록해도 되고, 시료의 가공에 의해 수정 진동자(17)에 퇴적되는 스퍼터량의 기대값을 등록해도 된다. 밀링 조건의 설정 후, 이온 밀링 장치는 가공을 개시한다.
스텝 102~103:일정 시간 가공을 계속한 후, 이온 건(4)에 의한 이온 빔의 시료(1)에의 조사를 정지하고, 촬상 장치(16)는 관찰창(7)을 통해 시료(1)를 촬영하여, 시료(1)의 가공면 화상을 취득한다.
스텝 104:계산기(12)는, 가공면 화상으로부터 가공면상을 추출한다.
스텝 105:가공면상으로부터 가공면 깊이와 반값폭을 계측한다. 본 스텝에서의 계측 내용은, 가공면 형상의 판정 방법에 따르며, 가공면 깊이와 반값폭에 한정되지 않는다. 이들 2개의 대표값에 더해, 혹은 대신해서, 가공면상의 치수 측정 값을 사용해도 된다.
스텝 106:스텝 102~105의 제2 모니터링 기구에 의한 단면 밀링 처리의 모니터링에 병행해서, 단면 밀링 처리 중에는 제1 모니터링 기구에 의해 단면 밀링 처리의 모니터링을 실행한다. 즉, 발진 회로(18)는, 수정 진동자(17)를 발진시켜서 발진 신호를 출력하고, 검출 회로(19)에서 발진 신호의 주파수를 검출한다. 계산기(12)는 검출 회로(19)에서 검출되는 발진 신호의 주파수의 변화로부터 시료(1)의 스퍼터량을 추정한다. 또한, 추정 방법으로서는, 수정 진동자(17)에 퇴적된 스퍼터량으로부터 시료(1)의 스퍼터량을 추정해도 되고, 수정 진동자(17)에 퇴적된 스퍼터량을 시료(1)의 스퍼터량으로 간주해도 된다.
스텝 107:계측된 가공면 형상 및 계측된 스퍼터량이 가공 종료 조건을 만족시키는 경우에는, 가공을 종료한다(스텝 108). 가공 종료 조건을 만족시키지 않는 경우에는, 스텝 109로 천이한다. 예를 들면, 스텝 101에서 설정한 가공 종료 조건으로 하는 가공면 형상과 스퍼터량에 대해, 측정된 가공면 형상과 스퍼터량의 각각이 소정의 오차 범위에 포함될 경우에는, 가공 종료 조건을 만족시키는 것으로 해서 가공을 종료한다.
스텝 109:계산기(12)는 필요에 따라 시료 스테이지(2)의 스윙 속도 및/또는 스윙 각도를 조정한다. 계산기(12)는, 미리 가공면 형상과 대응시켜서 시료 스테이지(2)의 스윙 속도와 스윙 각도의 조정 방법을 기억해두고, 스텝 105에서 계측된 가공면 형상에 따라, 시료 스테이지(2)의 구동 방법을 조정한다. 유저는, 미리 다양한 시료 스테이지 구동 조건에 따라, 도 2에 나타낸 바와 같은 가공면 형상의 시간 변화 정보와 스퍼터량의 시간 변화 정보를 취득하고, 이에 기초하여 시료 스테이지(2)의 구동에 대해 조정 방법을 설정해 둔다. 계산기(12)는, 가공 개시로부터의 경과 시간에 따라 이상적인 가공면 형상과 스퍼터량을 기억해둠으로써, 그 시점에서의 3차원에서의 가공면과의 괴리를 추정하고, 예를 들면, Z 방향(가공면 깊이 방향)에의 가공을 보다 진전시키거나, 혹은 Y 방향(가공 깊이 방향)에의 가공을 보다 진전시키도록 시료 스테이지의 구동 방법을 조정할 수 있다.
이온 밀링 장치에서는, 통상, 가공 종료 조건은 가공 개시로부터의 경과 시간에 의해 설정되고, 최초에 설정한 밀링 조건으로 소정 시간 실행함으로써 가공을 종료한다. 이에 대해, 본 실시예의 이온 밀링 장치에서는, 가공면 형상과 스퍼터량을 모니터링하고, 밀링 처리 조건에 피드백시킴으로써, 시료의 3차원에서의 가공의 재현성을 향상시킬 수 있다.
또한, 도 4의 플로우차트는 다양한 변형이 가능하다. 예를 들면, 스텝 102의 일정 시간은, 유저가 설정 가능하게 해도 되고, 장치가 설정하게 해도 된다. 또한, 스텝 106에서 계측되는 스퍼터량에 따라 시료의 촬영 빈도를 변경할 수 있게 해도 된다.
가공면 형상에 대한 가공 종료 조건의 판정도, 가공면 형상의 대표값의 비교에 한정되지 않는다. 예를 들면, 스텝 105에서 가공면상의 윤곽선을 모델화하고, 계산기(12)는, 가공 개시로부터의 경과 시간에 따른 이상적인 가공면 형상의 윤곽선의 형상 모델을 미리 기억해두고, 이상적인 가공면 형상의 윤곽선의 형상 모델과 추출된 가공면상의 윤곽선의 형상 모델을 비교하여 판정하는 것도 가능하다. 또한, 계산기(12)는 가공면 형상의 상태를 기계 학습시킨 학습 모델을 기억해두고, 학습 모델에 의해 가공 종료 조건을 만족시키는지의 여부를 판정시키도록 해도 된다. 이 경우는, 스텝 105의 계측 처리를 불필요로 할 수 있다. 이 경우의 학습 모델로서는, 종료 조건을 만족시키는지의 여부를 판정하는 학습 모델이나, 도 2에 나타낸 바와 같은 가공면 형상의 시계열 중, 가장 유사한 가공면 형상을 판정하는 학습 모델 등을 생각할 수 있다.
도 5a에, 이상 설명한 이온 밀링 장치를 사용한 검사 시스템을 나타낸다. 검사 시스템(40)은, 이온 밀링 장치(41)와 검사 장치(42)를 포함한다. 검사 장치(42)는 하전 입자선 장치(43a)와 제어 장치(43b)를 포함한다. 이온 밀링 장치(41)에 의해 시료(1)의 단면을 노출하는 가공을 행하고, 검사 장치(42)는, 가공 완료 시료(1b)를 하전 입자선 장치(43a)에 의해 촬상하고, 가공 완료 시료(1b)의 단면 화상으로부터 시료(1)의 내부 구조가 적절히 형성되어 있는지의 여부를 해석한다.
하전 입자선 장치(43a)에는 예를 들면, 주사 전자 현미경을 적용한다. 제어 장치(43b)는, 계산기로 구성되고, 프로그램을 실행함으로써, 소정의 기능을 실현할 수 있다. 여기에서는 검사에 관계되는 기능으로서, 촬상부(44), 화상 처리부(45), 해석부(46)를 나타내고 있다. 촬상부(44)는, 하전 입자선 장치(43a)를 제어하여 가공 완료 시료(1b)의 단면 화상을 촬영하고, 화상 처리부(45)는, 촬영한 가공 완료 시료(1b)의 단면 화상을 화상 처리하고, 해석부(46)는, 소정의 화상 처리된 단면상으로부터 시료(1)에 원하는 내부 구조가 형성되어 있는지의 해석을 행한다.
도 5b에 화상 처리부(45)가 실행하는 화상 처리의 예를 나타낸다. 하전 입자선 장치(43a)가 촬상한 가공 완료 시료(1b)의 단면 화상(47)에는 도 6에 나타낸 바와 같은 구멍(내부 구조)의 패턴이 찍혀 있다. 단면 화상(47)에서는 단면 밀링 처리에 있어서의 가공면의 경사 때문에, 패턴의 상이 왜곡되어 있다. 화상 처리부(45)는, 단면 화상(47)을 이치화하여 패턴상(48)을 추출하고, 가공면의 경사에 의한 왜곡을 보정해서 보정 패턴상(49)을 얻는다.
본 실시예의 검사 시스템에서는, 가공 완료 시료(1b)의 3차원의 가공면의 편차가 소정의 범위로 억제되고 있다. 이 때문에, 화상 처리부(45)는 가공 완료 시료(1b)마다 보정 패턴상(49)의 보정 방법이나 보정량을 바꿀 필요가 없어, 가공 완료 시료(1b)에 상관없이, 동일한 보정을 실행할 수 있다. 이에 의해, 검사의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되는 것은 아니고, 다양한 변형예가 포함된다. 예를 들면, 상기한 실시예는 본 발명을 알기 쉽게 하기 위해 상세히 설명한 것이고, 반드시 설명한 모든 구성을 구비하는 것에 한정되는 것은 아니다. 또한, 어느 실시예의 구성의 일부를 다른 실시예의 구성으로 치환하는 것이 가능하고, 또한, 어느 실시예의 구성에 다른 실시예의 구성을 더하는 것도 가능하다. 또한, 각 실시예의 구성의 일부에 대해, 다른 구성의 추가·삭제·치환을 하는 것이 가능하다. 또한, 상기 각 구성, 기능, 처리부, 처리 수단 등은, 그들의 일부 또는 전부를, 예를 들면, 집적회로로 설계하는 등에 의해 하드웨어로 실현해도 된다. 또한, 상기 각 구성, 기능 등은, 프로세서가 각각의 기능을 실현하는 프로그램을 해석하고, 실행함으로써 소프트웨어로 실현해도 된다. 각 기능을 실현하는 프로그램, 테이블, 파일 등의 정보는, 메모리나, 하드디스크, SSD(Solid State Drive) 등의 기록 장치, 그 밖의 기록 매체에 기억시킬 수 있다.
1:시료, 1b:가공 완료 시료, 2:시료 스테이지, 3:차폐판, 4:이온 건, 5a:고압 전원, 5b:MFC, 6:시료실, 7:관찰창, 8:셔터, 9:스테이지 구동부, 10:배기계, 11:컨트롤러, 12:계산기, 15:조명, 16:촬상 장치, 17:수정 진동자, 18:발진 회로, 19:검출 회로, 20:화상, 30:가공면 화상, 31:시료상, 32:시료 스테이지상, 33:차폐판상, 35:가공면상, 36:가공면 깊이, 37:반값폭, 41:이온 밀링 장치, 42:검사 장치, 43a:하전 입자선 장치, 43b:제어 장치, 44:촬상부, 45:화상 처리부, 46:해석부, 47:단면 화상, 48:패턴상, 49:보정 패턴상, 50:측면도, 51:상면도, 52:구멍, 53, 54:가공면
Claims (7)
- 시료실과,
비집속의 이온 빔을 방출하는 이온 건과,
상기 시료실 내에 배치되고, 시료 상에 배치되는 상기 이온 빔을 차폐하는 차폐판의 단부면으로부터 상기 시료의 일부가 노출되도록, 상기 시료를 재치(載置)하는 시료 스테이지와,
상기 시료에 상기 이온 빔이 조사됨으로써 발생하는 스퍼터 입자의 양을 계측하는 제1 모니터링 기구와,
상기 시료에 상기 이온 빔이 조사됨으로써 형성되는 상기 시료의 가공면을 촬상하는 제2 모니터링 기구와,
상기 제1 모니터링 기구에 의한 계측으로부터 추정되는 상기 시료의 스퍼터량 및 상기 제2 모니터링 기구에서 촬상된 화상으로부터 추출된 가공면상(像)의 형상이, 스퍼터량 및 가공면 형상에 대해 설정된 가공 종료 조건을 만족시키는 경우에, 상기 시료에 대한 가공을 종료하는 제어부를 갖는 것을 특징으로 하는 이온 밀링 장치. - 제1항에 있어서,
상기 이온 빔의 이온 빔 중심과 직교하는 스윙 축을 중심으로 상기 시료 스테이지를 소정의 스윙 각도로 스윙 동작시키는 스테이지 구동부를 갖고,
상기 제어부는, 상기 제1 모니터링 기구에 의한 계측으로부터 추정되는 상기 시료의 스퍼터량 및 상기 제2 모니터링 기구에서 촬상된 화상으로부터 추출된 가공면상의 형상이, 상기 가공 종료 조건을 만족시키지 않는 경우에, 상기 스테이지 구동부에 의한 상기 시료 스테이지의 스윙 동작의 스윙 속도 및/또는 스윙 각도를 조정하는 것을 특징으로 하는 이온 밀링 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제1 모니터링 기구는, 상기 시료실 내에 배치되는 수정 진동자와, 상기 수정 진동자를 발진시켜서 발진 신호를 출력하는 발진 회로와, 상기 발진 신호의 주파수를 검출하는 검출 회로를 구비하고,
상기 제어부는, 상기 발진 신호의 주파수의 변화로부터 계측되는 상기 수정 진동자에 퇴적된 스퍼터 입자의 질량으로부터 상기 시료의 스퍼터량을 추정하는 것을 특징으로 하는 이온 밀링 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제2 모니터링 기구는, 상기 시료실의 밖에 배치되고, 상기 시료실에 설치된 관찰창을 통해 상기 시료의 가공면을 촬상하는 촬상 장치를 구비하고,
상기 촬상 장치의 광축은, 상기 이온 빔의 이온 빔 중심과 직교하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 이온 밀링 장치. - 제4항에 있어서,
상기 제2 모니터링 기구의 상기 촬상 장치는, 소정의 시간 간격으로 상기 시료의 가공면을 촬상하는 것을 특징으로 하는 이온 밀링 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 가공면상의 가공면 깊이 및 반값폭을 계측하고, 상기 가공면상의 가공면 깊이 및 반값폭에 기초하여 상기 가공 종료 조건을 만족시키는지의 여부를 판정하는 것을 특징으로 하는 이온 밀링 장치. - 시료의 소정의 내부 구조를 검사하는 검사 시스템으로서,
제1항 내지 제6중 어느 한 항에 따른 이온 밀링 장치와,
상기 이온 밀링 장치에 의해 가공된 가공 완료 시료의 내부 구조를 검사하는 검사 장치를 갖고,
상기 검사 장치는,
하전 입자선 장치와,
상기 하전 입자선 장치에 의해 상기 가공 완료 시료의 가공면을 촬상함으로써 단면 화상을 취득하는 촬상부와,
상기 단면 화상으로부터 소정의 내부 구조의 패턴상을 추출하고, 상기 패턴상에 왜곡 보정을 실시해서 보정 패턴상을 출력하는 화상 처리부와,
상기 화상 처리부가 출력한 상기 소정의 내부 구조의 상기 보정 패턴상을 해석하는 해석부를 구비하고,
상기 왜곡 보정은 상기 가공 완료 시료의 가공면의 경사에 의한 왜곡을 보정하는 것이고, 상기 화상 처리부는, 상기 소정의 내부 구조를 검사하기 위해 상기 이온 밀링 장치에 의해 가공된 복수의 가공 완료 시료로부터 추출한 상기 패턴상의 각각에 동등한 왜곡 보정을 실시하는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
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