KR20230006516A - 최적 집속 이온 빔 식각을 위한 적응적 기하형상 - Google Patents
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Abstract
상이한 물질의 교번하는 층들을 포함하는 샘플의 영역을 평가하는 방법. 방법은, 집속 이온 빔으로, 상이한 물질의 교번하는 층들을 포함하는 샘플의 부분을 밀링하는 단계; 밀링 영역을 감소시키는 단계; 및 프로세스가 완료될 때까지 층제거 프로세스 동안 밀링 단계 및 감소 단계를 여러 회 반복하는 단계를 포함한다.
Description
관련 출원들에 대한 상호 참조
본 출원은 2020년 4월 27일자로 출원된 미국 제16/859,974호에 대한 우선권을 주장한다. 이 출원의 개시내용은 이로써 그 전체가 모든 목적을 위해 참조로 포함된다.
전자 물질들 및 그러한 물질들을 전자 구조로 제조하기 위한 프로세스들의 연구에서, 고장 분석 및 디바이스 검증의 목적들을 위해 전자 구조의 시편이 현미경 검사에 사용될 수 있다. 예를 들어, 상부에 형성된 하나 이상의 전자 구조를 포함하는 규소 웨이퍼와 같은 시편은 웨이퍼 상에 형성된 구조들의 특정한 특성들을 연구하기 위해 집속 이온 빔(focused ion beam)(FIB)으로 밀링되고(milled) 분석될 수 있다.
많은 현대의 전자 구조들은 구조의 하나 이상의 부분에 많은 상이한 교번하하는(alternating) 물질 층들을 포함한다. 다수의 층들로 형성된 샘플 상의 구조의 특성들을 분석하거나 연구하기 위해 하나 이상의 선택된 층을 제거하는 것은 층제거(delayering)로 알려져 있고, FIB 툴로 행해질 수 있다. 층제거 프로세스가 수행됨에 따라, 밀링된 물질로부터의 2차 전자들이 생성된다. 2차 전자들은, 밀링된 층들 및 구조의 특성들을 분석하기 위해 검출될 수 있다.
FIB 툴들이, 다양한 상이한 구조들에서의 층제거 시 사용되었지만, 층제거 기법들에서의 개선들이 바람직하다.
본 개시내용의 실시예들은 구조들을 층제거하기 위한 개선된 방법들 및 시스템을 제공한다. 표준 FIB 기법들이, 상이한 물질의 다수의 교번 층들을 포함하는 시편, 예컨대, 반도체 웨이퍼 상에 형성된 전자 구조를 층제거하는 데 사용된다. 정확한 밀링 깊이를 제어하기 위해, 구조의 어느 층이 현재 노출되고 밀링을 받고 있는지를 정확히 아는 것이 중요하다. 밀링의 깊이를 제어하는데 사용될 수 있는 단서들 중 하나는 밀링 동안 방출된 2차 전자들(Secondary Electrons)(SE)을 측정하는 것에 의한 것이다. 프로세스가 시편 내로 더 깊게, 그리고 교번하는 층들의 다수의 세트들을 통해 밀링함에 따라, 제1 물질의 층이 끝나고 제2 물질의 아래놓인 층이 시작하는 때를 정확히 구별하는 것이 어려워지고 때때로 심지어 불가능해질 수 있다.
본 개시내용의 실시예들은 그러한 표준 기법들을 개선하고, 함몰부가 샘플 내로 깊게 밀링될 때에도, 층제거 프로세스가, 교번하는 층들을 정확히 구별하는 것을 가능하게 한다. 실시예들은, 시편의 집속 이온 빔 밀링 동안, 교번하는 층들이, 2차 전자들의 교번하는 산출들을 생성할 때마다 유익하게 채용될 수 있다.
일부 실시예들에서, 2차 이온 신호의 개선된 잡음비는 미리 정의된 밀링 레시피에 따라 밀링된 영역을 점진적으로 그리고 반복적으로 감소시킴으로써 획득된다. 다른 실시예들에서, 개선된 잡음비는, 측정된 2차 이온 신호로부터 신호의 잡음비로의 피드백에 의해 적응적으로 획득된다. 또 다른 실시예들에서, 개선된 잡음비는, 시편의 대체로 평평한 영역이 밀링되고 있을 때 2차 전자 신호를 계수하고, 대체로 평평한 영역 외부에서 평평하지 않은 하위 영역에 걸쳐 밀링이 발생할 때 신호를 마스킹함으로써 획득된다. 또 다른 실시예들에서, 개선된 잡음비는, 빔의 전류 프로파일이, 왜곡되지 않은 균일한 빔의 예상되는 밀링 속도에 반비례하는 정도로 전치왜곡되는 이온 빔으로 시편을 밀링함으로써 획득된다.
본 개시내용의 일부 실시예들은, 현대의 3D NAND 플래시 메모리 디바이스들뿐만 아니라 다른 반도체 로직, 메모리 및 회로들은 물론, MEMS 시스템들 및 다른 구조들에서 발견되는 것과 같은, 상이한 물질들의 다수의 교번하는 층들을 포함하는 반도체 웨이퍼 상에 형성된 전자 구조들을 층제거하는 데 특히 효과적이지만, 실시예들은 그에 제한되지 않으며, 상이한 물질들의 교번하는 층들의 다수의 세트들을 갖는 임의의 샘플을 층제거하는 데 유용할 수 있다.
일부 실시예들은 상이한 물질의 교번하는 층들을 포함하는 샘플의 영역을 평가하는 방법에 관한 것이다. 방법은, 집속 이온 빔으로, 상이한 물질의 교번하는 층들을 포함하는 샘플의 부분을 밀링하는 단계; 밀링 영역을 감소시키는 단계; 및 프로세스가 완료될 때까지 층제거 프로세스 동안 밀링 단계 및 감소 단계를 여러 회 반복하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 실시예들은 상이한 물질의 교번하는 층들을 포함하는 샘플의 영역을 평가하기 위한 시스템에 관한 것이다. 시스템은: 진공 챔버; 샘플 평가 프로세스 동안 샘플을 진공 챔버 내에 유지하도록 구성된 샘플 지지부; 하전 입자 빔을 진공 챔버 내로 지향시키도록 구성된 집속 이온 빔(FIB) 컬럼; 및 프로세서 및 프로세서에 결합된 메모리를 포함할 수 있다. 메모리는 복수의 컴퓨터 판독가능 명령어들을 포함할 수 있고, 이러한 명령어들은, 프로세서에 의해 실행될 때, 시스템으로 하여금: 상이한 물질의 교번하는 층들을 포함하는 샘플의 부분을 집속 이온 빔으로 밀링하고; 밀링 영역을 감소시키고; 프로세스가 완료될 때까지 층제거 프로세스 동안 밀링 단계 및 감소 단계를 여러 회 반복하게 한다.
일부 실시예들은, 상이한 물질의 교번하는 층들을 포함하는 샘플의 부분을 집속 이온 빔으로 밀링하고; 밀링 영역을 감소시키고; 프로세스가 완료될 때까지 층제거 프로세스 동안 밀링 단계 및 감소 단계를 여러 회 반복함으로써, 상이한 물질의 교번하는 층들을 포함하는 샘플의 영역을 평가하기 위한 명령어들을 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 메모리에 관한 것이다.
본원에 설명된 실시예들의 다양한 구현들은 다음의 피처들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 상이한 물질의 교번하는 층들로부터의 2차 전자들이 밀링 프로세스 전체에 걸쳐 수집될 수 있고, 밀링 작동에 대한 종료점을 결정하는 데 사용될 수 있다. 밀링 영역을 감소시키는 단계는, 밀링 작동 이전에 정의된 밀링 레시피에 따라 행해질 수 있다. 밀링 영역을 감소시키는 단계는, 밀링 프로세스의 매 반복 후에 밀링 영역을 감소시키는 단계를 포함할 수 있다. 밀링 영역을 감소시키는 단계는, 밀링 프로세스의 매 X 회의 반복 후에 밀링 영역을 감소시키는 단계를 포함할 수 있고 여기서 X는 2 내지 1000이다. 상이한 물질의 교번하는 층들은, 밀링될 때 상이한 개수의 2차 전자들을 생성하는 제1 및 제2 층들을 포함할 수 있다. 제1 층은 유전체 물질을 포함할 수 있고, 제2 층은 금속을 포함할 수 있다. 밀링 영역을 감소시키는 단계는, 밀링 프로세스 동안 생성된 2차 전자들을 나타내는 신호의 신호 대 잡음비로부터의 피드백에 의해 적응적으로 행해질 수 있다. 밀링 영역은 X 및 Y 방향들 양쪽 모두에서 이온 빔에 대한 주사 패턴을 감소시킴으로써 감소될 수 있다. 샘플은 반도체 웨이퍼일 수 있다. 샘플은 교번하는 층들의 적어도 10개의 세트들을 포함할 수 있고, 밀링 프로세스는 집속 이온 빔이 샘플의 부분에 걸쳐 반복적으로 주사되고 교번하는 층들의 10개의 세트들 각각을 통해 함몰부를 밀링하는 반복적 프로세스일 수 있다.
일부 실시예들은, 상이한 물질의 교번하는 층들을 포함하는 샘플의 영역을 평가하는 방법에 관한 것이고, 방법은: 상이한 물질의 교번하는 층들을 포함하는 샘플의 부분을 집속 이온 빔으로 밀링하는 단계 - 밀링은, 집속 이온 빔이 샘플의 부분에 걸쳐 반복적으로 주사되고 이에 의해 함몰부를 샘플의 깊이 내로 밀링하는 반복적 프로세스이고, 밀링이 진행됨에 따라, 샘플의 부분의 하위 영역은 대체로 평평하게 유지됨 -; 및 밀링 프로세스 동안, 집속 이온 빔이 샘플의 부분의 대체로 평평한 하위 영역에 걸쳐 주사될 때 2차 이온 검출기에 의해 생성된 데이터를 측정하고 통합하는 한편, 집속 이온 빔이 하위 영역 외부의 샘플의 부분의 일부 영역들에 걸쳐 주사될 때 2차 이온 검출기에 의해 수집된 데이터는 무시하는 단계를 포함한다. 일부 구현들에 따르면, 하위 영역의 기하형상은 밀링 이전에 결정될 수 있다. 그리고, 일부 구현들에서, 하위 영역의 크기는, 데이터의 신호 대 잡음비를 미리 결정된 범위 내에 유지하기 위해, 미리 결정된 공식에 따라 또는 2차 이온 검출기에 의해 생성된 데이터에 응답하여 밀링의 다수의 반복들에 걸쳐 크기가 점진적으로 감소될 수 있다.
또 다른 실시예들은, 상이한 물질의 교번하는 층들을 포함하는 샘플의 영역을 평가하는 방법에 관한 것이고, 방법은: 상이한 물질의 교번하는 층들을 포함하는 샘플의 부분을 집속 이온 빔으로 밀링하는 단계 - 밀링은 집속 이온 빔이 샘플의 부분에 걸쳐 반복적으로 주사되는 반복적 프로세스이므로 함몰부를 샘플의 깊이 내로 밀링하고, 밀링 프로세스가 진행됨에 따라, 만곡된 에지들에 함몰부의 바닥 부분에 발달함 -; 및 밀링 프로세스 동안, 집속 이온 빔이 대체로 평평한 영역에 걸쳐 주사될 때 2차 이온 검출기에 의해 생성된 데이터를 측정하고 통합하는 한편, 집속 이온 빔이 만곡된 영역에 걸쳐 주사될 때 2차 이온 검출기에 의해 수집된 데이터는 무시하는 단계를 포함한다.
그리고, 또 다른 실시예들은 상이한 물질의 교번하는 층들을 포함하는 샘플의 영역을 평가하는 방법에 관한 것이고, 방법은: 상이한 물질의 교번하는 층들을 포함하는 샘플의 부분을 집속 이온 빔으로 밀링하는 단계 - 밀링은 집속 이온 빔이 샘플의 부분에 걸쳐 반복적으로 주사되는 반복적 프로세스이므로, 함몰부를 샘플의 깊이 내로 밀링함 -; 및 밀링 프로세스 동안, 밀링되고 있는 샘플의 부분의 주연부에서의 영역들에서, 밀링되고 있는 샘플의 부분의 중심 영역에서의 예상되는 식각 속도와 비교하여, 밀링되고 있는 샘플의 부분의 주연부에서의 식각 속도의 예상되는 감소에 반비례하는 수준으로 밀링의 빔 전류를 증가시키는 단계를 포함한다.
본 개시내용의 본질 및 장점들을 더 잘 이해하기 위해, 다음의 설명 및 첨부 도면들이 참조되어야 한다. 그러나, 도면들 각각은 예시의 목적으로만 제공되며, 본 개시내용의 범위의 제한들의 의미로 의도되지 않는다는 점이 이해되어야 한다. 또한, 일반적인 규칙으로서, 그리고 설명으로부터 달리 명백하지 않은 한, 상이한 도면들에서의 요소들이, 동일한 참조 번호들을 사용하는 경우, 요소들은 일반적으로, 기능 또는 목적이 동일하거나 적어도 유사하다.
도 1은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 샘플 집속 이온 빔(FIB) 평가 시스템의 간략화된 도면이고;
도 2a는 웨이퍼 상에 형성된 2가지 상이한 물질들의 다수의 교번하는 층들을 갖는 반도체 웨이퍼의 간략화된 단면도이고;
도 2b-2d는, 층제거 프로세스의 상이한 스테이지들에서의, 도 2a에 도시된 반도체 웨이퍼의 간략화된 단면도들이고;
도 3은 도 2b-2d에 도시된 반도체 웨이퍼가 층제거 프로세스를 겪을 때 시간에 따라 검출된 2차 전자들을 도시하는 그래프이고;
도 4는, 함몰부가 웨이퍼 내로 부분적으로 밀링된 후의, 도 2a에 도시된 반도체 웨이퍼의 간략화된 상면도이고;
도 5는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 층제거 프로세스와 연관된 단계들을 도시하는 흐름도이고;
도 6a-6c는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 시편의 함몰부를 밀링하는 데 사용되는 주사 패턴의 간략화된 도면들이고;
도 7a 및 7b는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 시편에 밀링된 함몰부들의 간략화된 단면도들이고;
도 8은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 반도체 웨이퍼가 층제거 프로세스를 겪을 때 시간에 따라 검출되는 2차 전자들을 도시하는 그래프이고;
도 9는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 층제거 프로세스와 연관된 단계들을 도시하는 흐름도이고;
도 10은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 샘플을 층제거하는 방법과 연관된 단계들을 도시하는 간략화된 흐름도이고;
도 11은 도 10의 방법에 따라 구현될 수 있는 주사 패턴의 간략화된 도면으로서, 여기서 주사 패턴은 웨이퍼 내에 함몰부가 부분적으로 밀링된 후에 반도체 웨이퍼 상에 형성된 전자 구조의 부분의 상면도 위에 중첩되고;
도 12는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 샘플을 층제거하는 방법과 연관된 단계들을 도시하는 간략화된 흐름도이다.
도 2a는 웨이퍼 상에 형성된 2가지 상이한 물질들의 다수의 교번하는 층들을 갖는 반도체 웨이퍼의 간략화된 단면도이고;
도 2b-2d는, 층제거 프로세스의 상이한 스테이지들에서의, 도 2a에 도시된 반도체 웨이퍼의 간략화된 단면도들이고;
도 3은 도 2b-2d에 도시된 반도체 웨이퍼가 층제거 프로세스를 겪을 때 시간에 따라 검출된 2차 전자들을 도시하는 그래프이고;
도 4는, 함몰부가 웨이퍼 내로 부분적으로 밀링된 후의, 도 2a에 도시된 반도체 웨이퍼의 간략화된 상면도이고;
도 5는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 층제거 프로세스와 연관된 단계들을 도시하는 흐름도이고;
도 6a-6c는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 시편의 함몰부를 밀링하는 데 사용되는 주사 패턴의 간략화된 도면들이고;
도 7a 및 7b는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 시편에 밀링된 함몰부들의 간략화된 단면도들이고;
도 8은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 반도체 웨이퍼가 층제거 프로세스를 겪을 때 시간에 따라 검출되는 2차 전자들을 도시하는 그래프이고;
도 9는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 층제거 프로세스와 연관된 단계들을 도시하는 흐름도이고;
도 10은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 샘플을 층제거하는 방법과 연관된 단계들을 도시하는 간략화된 흐름도이고;
도 11은 도 10의 방법에 따라 구현될 수 있는 주사 패턴의 간략화된 도면으로서, 여기서 주사 패턴은 웨이퍼 내에 함몰부가 부분적으로 밀링된 후에 반도체 웨이퍼 상에 형성된 전자 구조의 부분의 상면도 위에 중첩되고;
도 12는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, 샘플을 층제거하는 방법과 연관된 단계들을 도시하는 간략화된 흐름도이다.
본 개시내용의 실시예들은 구조들을 층제거하기 위한 개선된 방법들 및 시스템을 제공한다. 시편, 예컨대, 반도체 웨이퍼 상에 형성된 전자 구조를 층제거하는 데 사용되는 표준 FIB 기법들은 시편이, 상이한 물질의 다수의 교번하는 층들을 포함할 때 불충분할 수 있다. 표준 FIB 프로세스가 시편 내로 밀링할 때, 밀링된 물질로부터의 2차 전자들이 생성된다. 2차 전자들은, 밀링된 층들 및 구조의 특성들을 분석하기 위해 검출될 수 있다. 상이한 물질들의 다수의 교번하는 층들을 포함하는 다층 구조들에서, 제1 물질의 층이 끝나고 제2 물질의 아래놓인 층이 시작하는 때를 정확히 구별하는 것이 어려울 수 있다. 본 개시내용의 실시예들은 그러한 표준 기법들을 개선하고, 함몰부가, 교번하는 층들의 다수의 세트들을 통해 샘플 내로 깊게 밀링될 때에도, 층제거 프로세스가, 교번하는 층들을 정확히 구별하는 것을 가능하게 한다.
본 개시내용을 더 잘 이해하고 알기 위해, 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 집속 이온 빔(FIB) 평가 시스템(100)의 간략화된 개략도인 도 1이 먼저 참조된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 시스템(100)은, 다른 요소들 중에서도, 집속 이온 빔(FIB) 컬럼(110), 샘플 지지 요소(140) 및 2차 전자 검출기(150)를 포함할 수 있다. FIB 컬럼(110)은 샘플을 밀링하거나 다른 방식으로 처리하기 위해, 시준된 하전 입자 빔(120)을 생성하고 입자 빔을 샘플(130)(본원에서 때때로 "물체" 또는 "시편"으로 지칭됨) 쪽으로 지향시키도록 작동가능하다. 샘플, 예를 들어, 반도체 웨이퍼는 진공 챔버(105) 내의 지지 요소(140) 상에 지지될 수 있다.
FIB 컬럼(110)은 단면을 형성하기 위해 하전 입자 빔(120)으로 샘플을 조사함으로써 샘플(130)을 밀링(예를 들어, 함몰부를 드릴링)할 수 있고, 원하는 경우, 또한, 단면을 평활화할 수 있다. FIB 밀링 프로세스는 전형적으로, 시편을 진공 환경에 위치시키고 이온들의 집속 빔을 시편을 향해 방출하여 시편 상의 물질을 식각하거나 밀링제거함으로써 작동한다. 일부 경우들에서, 진공 환경은 식각 속도 및 품질을 제어하는 것을 돕거나 물질 퇴적을 제어하는 것을 돕는 역할을 하는 배경 가스들의 제어된 농도에 의해 퍼징될 수 있다. 가속된 이온들이 크세논, 갈륨 또는 다른 적절한 원소들로부터 생성될 수 있고, 전형적으로, 500 볼트 내지 100,000 볼트의 범위, 더 전형적으로, 5,000 볼트 내지 50,000 볼트의 범위에 속하는 전압들에 의해 시편을 향해 가속된다. 빔 전류는 전형적으로, FIB 기기 구성 및 응용에 따라, 수 피코 암페어 내지 수 마이크로 암페어의 범위에 있고, 압력은 전형적으로, 시스템의 상이한 부분들에서 그리고 상이한 작동 모드들에서 10-10 내지 10-5 mbar로 제어된다.
층제거 프로세스는: (i) 샘플로부터 물질의 특정 두께를 제거하기 위해 밀링되어야 하는 관심 위치를 찾는 단계, (ii) 샘플이 FIB 유닛의 시야 아래에 위치되도록 샘플을 (예를 들어, 기계적 지지 요소에 의해) 이동시키는 단계, 및 (iii) 관심 위치의 물질의 원하는 양을 제거하기 위해 샘플을 밀링하는 단계에 의해 행해질 수 있다. 층제거 프로세스는 샘플에 함몰부(일반적으로, 측방향 치수 및 수직 치수가 수 미크론 내지 수십 미크론 크기임)를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
밀링 프로세스는 전형적으로, 하전 입자 빔을 이미징되거나 밀링되고 있는 샘플의 특정 영역에 걸쳐 일정한 속도로 앞뒤로(예를 들어, 래스터 주사 패턴으로) 주사하는 단계를 포함한다. 하전 입자 컬럼에 결합된 하나 이상의 렌즈(도시되지 않음)는 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 알려진 바와 같은 주사 패턴을 구현할 수 있다. 주사되는 영역은 전형적으로, 샘플의 전체 영역의 매우 작은 부분이다. 예를 들어, 샘플은 200 또는 300mm의 직경을 갖는 반도체 웨이퍼일 수 있는 한편, 웨이퍼 상의 주사되는 각각의 영역은 수 미크론 또는 수십 미크론으로 측정되는 폭 및/또는 길이를 갖는 직사각형 영역일 수 있다.
밀링 작동 동안, FIB 컬럼(110)에 의해 생성된 하전 입자 빔(120)은 샘플(130)에 충돌하기 전에, 진공 챔버(105) 내에 형성된 진공 환경을 통해 전파된다. 2차 이온들(125)은 이온들과 샘플의 충돌 시에 생성되고 2차 이온 검출기(150)에 의해 검출된다. 검출된 2차 전자들은, 밀링된 층들 및 구조의 특성들을 분석하는 데 사용될 수 있다.
도 1에 도시되지 않았지만, FIB 평가 시스템(100)은, 다른 구성요소들 중에서도, 프로세스 가스들을 챔버(105)에 전달하기 위한 하나 이상의 가스 노즐, 챔버(105) 내의 압력을 제어하기 위한 진공 및 다른 밸브들, 및 하전 입자 빔을 지향시키기 위한 하나 이상의 렌즈를 포함하지만 이에 제한되지 않는 다수의 추가적인 구성요소들을 포함할 수 있다. 시스템(100)은 또한, 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 알려진 바와 같은 하나 이상의 컴퓨터 판독가능 메모리에 저장된 컴퓨터 명령어들을 실행함으로써 시스템(100)의 작동을 제어하는, 하나 이상의 제어기, 프로세서, 또는 다른 하드웨어 유닛들을 포함할 수 있다. 예로서, 컴퓨터 판독가능 메모리들은 고체 상태 메모리(예컨대, 프로그램가능, 플래시 업데이트가능 및/또는 그와 유사한 것일 수 있는, 랜덤 액세스 메모리(RAM) 및/또는 판독 전용 메모리(ROM)), 디스크 드라이브, 광학 저장 디바이스 또는 유사한 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체들을 포함할 수 있다.
이제 도 2a-2d를 참조하고, 여기서 도 2a는 샘플 반도체 웨이퍼(200)의 간략화된 단면도이고 도 2b-2d는 층제거 프로세스의 상이한 스테이지들에서의 반도체 웨이퍼(200)의 간략화된 단면도들이다. 샘플(200)은 교번하는 층들(220, 230)의 다수의 세트들을 포함한다. 구체적으로, 교번하는 층들의 5개의 세트들이 도 2a 및 2b에 도시되고 9개의 세트들이 도 2c 및 2d에 도시되지만, 샘플(200)은 교번하는 층들의 임의의 합리적인 개수의 세트들을 가질 수 있고, 많은 경우들에서, 층들(220, 230)의 20개 이상의 세트들을 가질 것이라는 것이 이해된다.
층(220) 및 층(230)은 그들의 화학적 조성이 상이하고, 각각은 하전 입자 빔(120)과 같은 집속 이온 빔으로 밀링될 때 2차 전자들의 상이한 산출들을 갖는다. 본 개시내용의 다양한 실시예들에 따른 예들의 비제한적인 목록으로서, 산화규소와 질화규소, 또는 폴리실리콘과 산화규소의 교번하는 층들, 또는 2차 전자들의 상이한 산출들을 갖는 다른 2가지 이상의 교번하는 물질들, 예컨대, 폴리실리콘, 산화규소, 질화규소, 산화알루미늄, 또는 다른 산화물들 또는 복합 물질들, 알루미늄, 텅스텐, 구리, 금, 백금 또는 다른 금속들 또는 합금들, 또는 금속들, 포토레지스트 물질들, 또는 제조 또는 연구를 위해 산업에서 현재 사용되거나 사용될 임의의 다른 물질들을 포함하는 복합물들로 형성된 임의의 적절한 구조를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 각각의 층(220)은 유전체 물질일 수 있고, 각각의 층(230)은 전기 전도성 물질일 수 있고, 일부 실시예들에서, 층들(220 및 230) 중 하나 이상은 얇은 접착 층 또는 얇은 장벽 층을 포함할 수 있다.
본 개시내용의 실시예들은, 2개의 교번하는 층들 각각이, 그들의 화학적 조성이 상이하고 밀링 프로세스 동안 상이한 양들의 2차 전자들을 생성하는 물질들을 포함하는 한, 층(220 또는 230) 중 어느 하나에 대해 임의의 특정 물질들로 제한되지 않는다. 예를 들어, 도 2a는, 샘플(200)이 이온 빔(210)으로 밀링될 때, 제2의 상이한 유형의 물질의 밀링 층(230)으로부터 생성된 2차 전자들(235)의 개수보다 더 많은 개수의 2차 전자들(225)이 제1 유형의 물질의 층(220)으로부터 생성되는 것을 개략적으로 도시한다. 밀링될 때 제1 유형의 물질의 층(220)이 제2 유형의 물질의 층(230)보다 더 많은 2차 전자들을 생성하기 때문에, 2차 검출기(150)에 의해 생성되는 출력 신호는, 층(230)이 밀링되고 있을 때와 비교하여 층(220)이 밀링되고 있을 때를 구별하는 데 사용될 수 있다.
이제 도 2b를 참조하면, 층제거 프로세스의 초기 부분 동안, 층제거된 부분은 비교적 얕고, 기판(200)에 밀링된 함몰부(240)의 표면은 대체로 평평하다. 밀링 프로세스의 이 시점에서, 하나의 층으로부터의 신호가 다른 층으로부터의 신호를 지배하고, 밀링 프로세스가 밀링 층(320)으로부터 밀링 층(330)으로 또는 그 반대로 전이할 때를 검출하는 것이 비교적 용이하다.
밀링 프로세스가 진행되고 샘플(200) 내로 더 깊게 함몰부를 밀링함에 따라, 함몰부의 프로파일은 밀링 프로세스의 식각 특성들로 인해 변화하기 시작한다. 구체적으로, 둥근 에지들(245)이, 밀링된 영역(240)의 바닥 부분에서 발달하기 시작한다. 둥근 에지들(245)은 층들(220 및 230) 양쪽 모두로부터의 영역들의 동시적인 식각을 초래하고, 이는 차례로, 상이한 층들로부터의 2차 전자들(225 및 235)이 동시에 생성되고 서로 간섭하는 것을 초래한다.
결국, 밀링 프로세스가 도 2d에 도시된 바와 같은 지점에 도달할 때, 상이한 층들로부터의 신호들은 충분히 혼합되어, 2차 전자 검출기에 의해 생성된 신호가 충분히 잡음이 있어서, 어느 층이 함몰부의 바닥에서 현재 밀링되고 있는지를 검출하는 것이 어렵게 되거나 심지어 불가능하게 된다.
도 3은 도 2b-2d에 도시된 밀링 프로세스 동안 2차 전자 검출기에 의해 생성되는 신호(300)를 도시하는 그래프이다. 도 3에서, X 축은 밀링 깊이와 직접 관련된 시간을 도시하고, Y 축은 신호 강도를 도시한다. 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 밀링 프로세스의 시작(영역(310))에서, 층들(220, 230) 각각은, 용이하게 식별가능한, 신호에 대한 강한 기여들을 갖는다. 밀링 프로세스가 계속되고, 밀링된 함몰부의 깊이가, 도 2b에 도시된 함몰부로부터 도 2c에 도시된 함몰부로 변화함에 따라, 신호(300)는 열화되기 시작하지만(영역(320)), 밀링 프로세스가 층들(220, 230) 중 하나로부터 다른 층으로 전이될 때를 검출하는 것은 여전히 쉽게 용이하다. 그 다음, 밀링 프로세스가 샘플 내로 더 깊게 드릴링함에 따라 신호(300)는 결국에는 이해할 수 없는 신호(영역(330))로 열화되고, 이로부터, 밀링 프로세스가 층들(220) 중 하나 또는 층들(230) 중 하나를 밀링하는지 여부가 용이하게 결정될 수 없다.
함몰부(240)의 바닥 에지들의 만곡된 본질로 인해, 함몰부는 최상부로부터 볼 때 보울의 형상을 취하기 시작할 수 있다. 도 4는 함몰부(240)가 밀링된 샘플의 영역(410)에서의 샘플(200)의 간략화된 상면도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 층들(220, 230)은 함몰부의 바닥 에지들이 만곡되는 함몰부(240)의 영역에서 부분적으로 보인다. 비교적 평평한 부분(420)은 밀링된 함몰부의 중심에 있고, 2개의 층들 중 하나만이 노출되는 함몰부의 표면을 나타낸다.
본 개시내용의 실시예들은, 함몰부가 샘플 내로 깊게 밀링될 때에도 2차 이온 신호가 밀링 프로세스 전체에 걸쳐 강하게 유지되는, 샘플을 층제거하는 개선된 방법 및 그를 위한 시스템을 제공한다. 따라서, 본 개시내용의 실시예들은, 함몰부가 샘플 내로 매우 깊게 밀링되는 경우에도, 층제거 프로세스가 상이한 유형들의 교번하는 물질들, 예컨대, 층들(220 및 230)을 구별할 수 있게 한다.
일부 실시예들에서, 함몰부가 샘플 내로 점점 더 깊게 식각될 때 FIB에 대한 주사 패턴이 점점 더 작아짐으로써 점진적으로 변화하는 적응적 기하형상 기법이 채용된다. 그러한 실시예들에서, FIB는 각각의 반복에서 비교적 평평한 하위 영역(예를 들어, 영역(420))만을 밀링하고, 그러므로 주로, 층들(220, 230) 중 하나가 이온 빔에 노출되고, 각각의 반복은 대부분 또는 배타적으로, 노출된 층으로부터 2차 이온들을 생성한다.
도 5는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 적응적 기하형상 밀링 방법(500)의 단계들을 도시하는 흐름도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 방법(500)은 원하는 영역을 밀링하는 단계(블록(510)), 및 밀링 프로세스가 완료될 때까지 밀링 영역을 반복적으로 감소시키는 단계(블록(520))를 포함한다. 밀링 프로세스 동안, 2차 전자들이 연속적으로 수집되고, 밀링되고 있는 샘플의 부분을 분석하고 밀링 프로세스에 대한 종료점을 결정하는 양쪽 모두에 사용될 수 있다.
밀링 프로세스의 각각의 반복은, 이온 빔을 일정한 속도로 래스터 주사 패턴으로 밀링 영역에 걸쳐 앞뒤로 주사하는 단계를 포함할 수 있다. 따라서, FIB 시스템(100)에 결합된 메모리에 저장될 수 있는 주사 패턴은 함몰부가 샘플 내로 점점 더 깊게 밀링됨에 따라 연속적으로 더 작아진다. 단일 반복은 샘플의 물질의 매우 얇은 층을 제거하는데, 때로는 각각의 반복에서 단일 원자 층 이하가 제거된다. 전형적인 전자 구조들에서, 구조의 교번하는 층들(220, 230)의 두께는 단일 원자 층으로부터 수 마이크로미터까지 다양할 수 있다. 따라서, 개별 층들(220, 230) 각각을 층제거하기 위해 주사의 1 회 내지 수천 회의 반복을 취할 수 있다.
도 6a-6c는 일부 실시예들에 따른 축소되는 주사 패턴을 도시하는 간략화된 도면들이다. 도 6a에 도시된 바와 같이, 샘플의 영역(610)의 함몰부를 밀링하는 밀링 프로세스의 초기 스테이지에서, 주사 패턴(620)은 본질적으로 영역(610)의 전체 표면적을 커버할 수 있다. 프로세스에서 이후에, (예를 들어, 수천 회의 반복들 후에) 주사 패턴은 도 6b에 도시된 패턴(630)으로 크기가 점진적으로 감소되었을 수 있다. 그 다음, 프로세스의 종료 근처에서(예를 들어, 수천 회의 추가적인 반복들 후에), 최종 주사 패턴은 패턴(640)으로 훨씬 더 감소될 수 있다.
일부 실시예들에서, 밀링 영역은 방법(500)에서 각각 그리고 매 반복마다 감소될 수 있고, 밀링된 함몰부의 측벽들을 따라 대체로 평활한 프로파일을 초래한다. 도 7a는 그러한 기법에 따라 밀링된 함몰부(710)를 갖는 샘플(700)의 간략화된 단면도이다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 함몰부(700)는, 상이한 물질들의 다수의 교번하는 층들(720, 730)을 통해 밀링되고, 밀링되고 있는 샘플의 특정 영역에 걸쳐 함몰부(710) 내에 평활한 측벽(740)을 생성한다.
다른 실시예들에서, 방법(500)에서 밀링 영역은 미리 결정된 횟수의 반복들 후에, 예컨대, 매 10 회의 반복들 후에 또는 매 50 회의 반복들 후에 감소될 수 있다. 일부 실시예에서, 미리 결정된 반복 횟수는 2-1000 사이의 임의의 곳일 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 밀링 영역은 각각의 층을 통한 밀링 후에 감소될 수 있다. 도 7b는 그러한 기법에 따라 밀링된 함몰부(760)를 갖는 샘플(750)의 간략화된 단면도이다. 샘플(700)과 유사하게, 샘플(750)은 상이한 물질들로 이루어진 교번하는 층들(720, 730)의 다수의 세트들을 포함한다. 물질의 제1 층(720)이 밀링될 때, 각각의 반복의 밀링 영역은, 밀링 프로세스가 물질의 제1 층(720)의 바닥을 통해 밀링하고 물질의 제1 층(730)에 도달할 때까지 동일하게 유지된다. 그 다음, 밀링 영역이 감소되고, 밀링 프로세스가 물질의 제1 층(730)의 바닥을 통해 밀링하고 물질의 제2 층(720)에 도달할 때까지, 이러한 감소된 밀링 영역 주사 패턴에 따라 물질의 제1 층(730)이 밀링된다. 프로세스는 이러한 방식으로 계속될 수 있고, 밀링된 함몰부(760)가 완료될 때까지 각각의 다음 연속적인 층에 도달할 때 밀링 영역을 감소시킨다. 이러한 방식으로 형성된 함몰부(760)는, 도 7b에 도시된 바와 같은 계단형 프로파일을 나타내는 측벽(770)을 나타낼 수 있다.
도 8은 일부 실시예들에 따른, 도 5에 도시된 프로세스(500)에 따른 밀링 프로세스 동안 2차 전자 검출기에 의해 생성된 신호(800)를 도시하는 그래프이다. 도 8에서, X 축은 밀링 깊이와 직접 관련된 시간을 도시하고, Y 축은 신호 강도를 도시한다. 도 3과 대조될 수 있는 도 8에서 볼 수 있는 바와 같이, 신호(800)의 강도는 시간에 따라 감소하는 반면, 샘플의 상이한 층들(예를 들어, 층들(720, 730)) 각각은, 전체 밀링 프로세스 전체에 걸쳐 용이하게 식별가능한, 신호에 대한 강한 기여들을 나타낸다.
도 9는 본 개시내용의 일부 추가적인 실시예들에 따른 적응적 기하형상 밀링 방법(900)의 단계들을 도시하는 흐름도이다. 방법(900)은, 밀링된 영역이 시간에 따라 감소될 수 있다는 점에서 방법(500)과 유사하다. 매 반복마다, 매 X 회 반복마다, 또는 방법(500)에서 행해진 바와 같이 각각의 개별 층을 층제거한 후에 영역을 감소시키는 대신에, 방법(900)은 2차 이온 신호(예를 들어, 신호(300) 및 신호(800))의 품질을 연속적으로 모니터링하고, 이 신호에 기초하여 언제 밀링 영역을 감소시킬지를 결정한다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 방법(900)은 어느 층이 밀링되고 있는지를 검출하기 어려운 지점까지 신호 품질이 열화된 것을 검출한(블록(925)) 후에만 밀링 영역을 감소시킨다(블록(930)). 다른 실시예들에서, 방법(900)은, 신호 품질이 이전에 결정된 잡음 수준으로 열화된 것을 일단 검출하면(블록(925)), 밀링 영역을 감소시킬 수 있다. 어느 실시예에서든, 일단 신호 열화가, 미리 결정된 임계 수준을 초과하면, 밀링된 영역이 감소될 수 있고, 밀링은 완료될 때까지 또는 신호가 다시 열화될 때까지 계속될 수 있으며(블록(910)), 신호가 다시 열화되는 경우에 밀링 영역은 다시 감소될 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 2차 이온 신호는 그의 피크 및 밸리 값들, 또는 교번하는 국소 극값들을 특징으로 하는 교번하는 신호일 수 있다. 가산성 잡음의 고정 수준을 가정하여, 값들 사이의 비율이 기본적인 신호 대 잡음 수준을 정의한다. 본 개시내용의 실시예들은, 신호를 샘플링하고, 2개의 인접한 층들을 통과하는 것에 대응하여, 그의 인접한 국소 최대 및 최소 수준들을 비교하는 알고리즘을 채용할 수 있다. 초기 클리어 신호의 경우, 인접한 최대 신호와 최소 신호 사이에 특정 비율이 있을 것이다. 본 개시내용의 실시예들은 컴퓨터 판독가능 메모리에 저장된 알고리즘 구성 파일에 이 비율에 대한 임계값을 설정할 수 있다. 그 다음, 실시예들은, 비율이 임계값 아래로 떨어지는 순간에, 비율을 증가시키기 위해 특정 인자만큼 밀링 영역을 감소시킬 수 있다. 그 다음, 새롭게 조정된 영역(즉, 감소된 밀링 영역)은, 비율이 다시 임계값 아래로 떨어질 때까지 유지될 수 있다.
추가적인 실시예들에서, 주사 패턴은 밀링 프로세스 전체에 걸쳐 변화되지 않은 채로 유지될 수 있고, 대신에, 2차 이온 검출기에 의해 생성된 신호는, 더 큰 밀링된 영역 내에서 밀링되고 있는 함몰부의 바닥을 나타내는 비교적 평평한 하위 영역에 걸쳐 이온 빔이 주사될 때의 밀링 프로세스의 기간들 동안에만 측정되고 통합될 수 있다. 이러한 방식으로, 밀링된 함몰부 내의 물질들의 특징들을 분석하는 데 사용되는 신호(예를 들어, 신호(300))는 밀링이 층들(220, 230) 중 하나의 층의 노출된 부분(예를 들어, 영역(420))에 걸쳐 수행되는 밀링 프로세스의 부분들만을 나타내고, 밀링이 함몰부의 만곡된 부분들에 걸쳐 수행될 때는 나타내지 않으며 시간에 따라 열화되지 않는다.
더 설명하기 위해, 도 10 및 11이 참조된다. 도 10은 일부 실시예들에 따른, 샘플을 층제거하는 방법(1000)과 연관된 단계들을 도시하는 간략화된 흐름도이고, 도 11은, 도 4에 도시된 도면과 유사한, 웨이퍼 내로 함몰부가 부분적으로 밀링된 후에 반도체 웨이퍼 상에 형성된 전자 구조(1100)의 부분의 간략화된 상면도이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 방법(1000)은 방법들(500 및 900)과 유사한 반복적 프로세스이다. 그러나, 밀링 프로세스의 각각의 반복에 대해, 방법(1000)은 이온 빔이 샘플 쪽으로 그리고 샘플의 대체로 평평한 하위 영역 위로 지향되는지 여부를 모니터링한다(블록(1020)).
예를 들어, 도 11을 참조하면, 교번하는 물질들의 수 개의 상이한 층들(220, 230)을 통해 이미 밀링된 영역(1110)은 파선들로 도시된다. 하위 영역(1120)(또한, 파선들로 표현됨)은 밀링된 함몰부의 바닥에 존재하고, 물질로 만들어진 층(220)이 노출되는 최상부 표면을 갖는다. 또한, 도 11에는, FIB 툴이 순방향 모드(라인들(1130)로 표시됨)에서는 작동되지만 역방향 모드(점선들(1140)로 표시됨)에서는 작동하지 않는 주사 패턴이 도시된다. 즉, 빔이 영역(1110) 내에서 좌측으로부터 우측으로 이동될 때 샘플은 이온 빔으로 충격을 받고, 이온 빔의 시야가 다음 주사 작동을 시작하기 위해 다시 이동될 때 충격이 일시정지된다.
주사 패턴의 각각의 반복 동안(블록들(1010, 1020, 1030)), 방법(1000)에 따른 실시예들은, 이온 빔이 하위 영역(1120)의 외부에 있을 때 2차 전자 검출기에 의해 생성된 신호를 무시하고(마스킹하고)(블록(1024)), 이온 빔이 하위 영역(1120) 내에 있을 때만 신호를 측정하고 통합한다(블록(1022)). 그 다음, 반복이 완료될 때, 다음 반복이 시작되고(블록(1040), 밀링 완료 = 아니오), 함몰부 전체가 밀링될 때까지(블록(1040), 완료 = 예) 주기가 반복된다. 이러한 방식으로, 방법(1000)은 본질적으로, 이온 빔이 함몰부의 만곡된 바닥 에지, 예컨대, 도 2c에 도시된 만곡된 영역(245) 위에 있을 때 달리 생성되었을 신호의 부분들을 무시한다.
또 다른 실시예에서, 본 개시내용에 따른 방법(1200)은, 이온 빔이 전체 영역(1110)에 걸쳐 주사될 때 2차 이온 신호를 측정하고 통합하지만, FIB 평가 툴의 처리 회로는 예상되는 밀링 프로파일에 반비례하는 전치왜곡 값을 신호에 추가한다. 따라서, 식각 속도가 통상적으로 더 느린 주연부에 더 가까운 영역들에서, 빔 전류는 식각 속도의 예상되는 감소에 반비례하여 증가될 수 있고, 그에 의해, 결과적인 효과는 전체 함몰된 영역에 걸친 균일한 식각 속도이다. 일부 경우들에서, 방법(1200)은, 블록(1022 및 1024)에서 2차 이온 신호를 수집하거나 무시하는 대신에, 방법(1200)이 전치왜곡 값을 추가하거나(블록(1224)) 전치왜곡 값을 추가하지 않는다는(블록(1222)) 것을 제외하고는, 방법(1000)과 유사할 수 있다.
전술한 설명은, 설명의 목적들을 위해, 설명된 실시예들의 철저한 이해를 제공하기 위해 특정 명명법을 사용했다. 그러나, 설명된 실시예들을 실시하기 위해 특정 세부사항들이 요구되지 않는다는 것이 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 예를 들어, 위에서 설명된 본 개시내용의 여러 특정 실시예들이 샘플로서 반도체 웨이퍼를 사용하였지만, 본 개시내용은 반도체 웨이퍼들인 샘플들로 제한되지 않으며, 상이한 물질들의 다수의 교번하는 층들이 샘플들 상에 또는 샘플들 위에 형성되는 다른 유형들의 샘플들을 밀링하는 데 사용될 수 있다. 또한, 도 1에 도시된 예시적인 FIB 시스템은 단일 FIB 컬럼을 포함하지만, 다른 실시예들에서, 평가 시스템은 FIB 컬럼(110)에 더하여 시스템(100)에 SEM 컬럼 및/또는 광학 현미경을 포함할 수 있다. 또한, 위에서 논의된 본 개시내용의 다양한 예들은 층들이 제1 층과 제2 층 사이에서 교번하는 교번하는 층들의 세트들을 포함하지만, 본 개시내용의 실시예들은 2가지의 교번하는 층들만이 아니다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 교번하는 층들의 세트는 제1, 제2 및 제3 층들을 포함할 수 있으며, 여기서, 각각의 층은 밀링될 때 상이한 개수의 2차 전자들을 생성하고, 다른 실시예들은 임의의 적절한 개수의 상이한 교번하는 층들을 포함할 수 있다.
따라서, 본원에 설명된 특정 실시예들의 전술한 설명들은 예시 및 설명의 목적들을 위해 제시된다. 이들은 빠짐없이 철저하거나 실시예들을 개시된 정확한 형태들로 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 또한, 본 개시내용의 상이한 실시예들이 위에 개시되었지만, 특정 실시예들의 특정 세부사항들은, 본 개시내용의 실시예들의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 임의의 적합한 방식으로 조합될 수 있다. 또한, 상기 교시들을 고려하여 많은 수정들 및 변형들이 가능하다는 것이 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다.
본 개시내용의 예시된 실시예들은 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 알려진 전자 구성요소들 및 회로들을 사용하여 구현될 수 있다는 점에서, 본 개시내용의 근본 개념들의 이해 및 인식을 위해 그리고 본 개시내용의 교시들을 불명료하게 하거나 혼란시키지 않기 위해, 그 세부 사항들은, 위에서 예시된 바와 같이 필요한 것으로 고려되는 것보다 어떤 더 큰 범위로 설명되지 않는다.
Claims (20)
- 상이한 물질의 교번하는 층들을 포함하는 샘플의 영역을 평가하는 방법으로서,
상기 상이한 물질의 교번하는 층들을 포함하는 상기 샘플의 영역을 집속 이온 빔으로 밀링하는 단계;
상기 밀링 영역을 감소시키는 단계; 및
상기 밀링이 완료될 때까지, 평가 프로세스 동안 상기 밀링 단계 및 감소 단계를 여러 회 반복하는 단계
를 포함하는, 샘플의 영역을 평가하는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 밀링 동안, 상기 상이한 물질의 교번하는 층들로부터의 2차 전자들이 수집되고 상기 밀링에 대한 종료점을 결정하는 데 사용되는, 샘플의 영역을 평가하는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 밀링 영역을 감소시키는 단계는 상기 밀링 이전에 정의된 미리 정의된 밀링 레시피에 의해 행해지는, 샘플의 영역을 평가하는 방법. - 제3항에 있어서,
상기 밀링 영역을 감소시키는 단계는 상기 밀링의 매 반복 후에 상기 밀링 영역을 감소시키는 단계를 포함하는, 샘플의 영역을 평가하는 방법. - 제3항에 있어서,
상기 밀링 레시피는 복수의 반복들을 포함하고, 상기 복수의 반복들 중 일부에서는 상기 밀링 영역을 감소시키고, 상기 복수의 반복들 중 다른 반복들에서는 상기 밀링 영역을 감소시키지 않는, 샘플의 영역을 평가하는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 상이한 물질의 교번하는 층들은, 밀링될 때 상이한 개수의 2차 전자들을 생성하는 제1 및 제2 층들을 포함하는, 샘플의 영역을 평가하는 방법. - 제6항에 있어서,
상기 밀링 영역을 감소시키는 단계는 상기 밀링 동안 생성된 2차 전자들을 나타내는 신호의 신호 대 잡음비로부터의 피드백에 의해 적응적으로 행해지는, 샘플의 영역을 평가하는 방법. - 제6항에 있어서,
상기 상이한 물질의 교번하는 층들은 적어도 제1, 제2 및 제3 층들을 포함하고, 상기 제1, 제2 및 제3 층들 각각은 밀링될 때 상이한 개수의 2차 전자들을 생성하는, 샘플의 영역을 평가하는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 샘플은 교번하는 층들의 적어도 10개의 세트들을 포함하고, 상기 밀링은, 상기 집속 이온 빔이 상기 샘플의 부분에 걸쳐 반복적으로 주사되고 상기 교번하는 층들의 10개의 세트들 각각을 통해 함몰부를 밀링하는 반복적 프로세스인, 샘플의 영역을 평가하는 방법. - 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 샘플은 반도체 웨이퍼인, 샘플의 영역을 평가하는 방법. - 제10항에 있어서,
상기 다수의 교번하는 층들은 3D-NAND 플래시 메모리 구조의 일부인, 샘플의 영역을 평가하는 방법. - 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 밀링에 의해 형성된 함몰부의 측벽 프로파일은 내측으로 각지고, 상기 함몰부의 최상부 부분으로부터 상기 함몰부의 바닥까지 대체로 평활한, 샘플의 영역을 평가하는 방법. - 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 밀링에 의해 형성된 함몰부의 측벽 프로파일은, 상기 함몰부의 최상부 부분으로부터 상기 함몰부의 바닥까지, 상기 최상부 부분보다 더 작은 다수의 단차들을 포함하는, 샘플의 영역을 평가하는 방법. - 상이한 물질의 교번하는 층들을 포함하는 샘플의 영역을 평가하기 위한 시스템으로서,
챔버;
샘플 평가 프로세스 동안 샘플을 진공 챔버 내에 유지하도록 구성된 샘플 지지부;
하전 입자 빔을 상기 진공 챔버 내로 지향시키도록 구성된 집속 이온 빔(FIB) 컬럼;
프로세서 및 상기 프로세서에 결합된 메모리
를 포함하고, 상기 메모리는 복수의 컴퓨터 판독가능 명령어들을 포함하고, 상기 복수의 컴퓨터 판독가능 명령어들은 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 시스템으로 하여금:
상기 상이한 물질의 교번하는 층들을 포함하는 상기 샘플의 영역을 집속 이온 빔으로 밀링하게 하고;
상기 밀링 영역을 감소시키게 하고;
상기 밀링이 완료될 때까지, 상기 평가 프로세스 동안 상기 밀링 단계 및 감소 단계를 여러 회 반복하게 하는, 샘플의 영역을 평가하기 위한 시스템. - 상이한 물질의 교번하는 층들을 포함하는 샘플의 영역을 평가하는 방법으로서,
상기 상이한 물질의 교번하는 층들을 포함하는 샘플의 부분을 집속 이온 빔으로 밀링하는 단계 - 상기 밀링은, 상기 집속 이온 빔이 상기 샘플의 부분에 걸쳐 반복적으로 주사되고 이에 의해 함몰부를 상기 샘플의 깊이 내로 밀링하는 반복적 프로세스이고, 상기 밀링이 진행됨에 따라, 상기 샘플의 부분의 하위 영역은 대체로 평평하게 유지됨 -; 및
상기 밀링 프로세스 동안, 상기 집속 이온 빔이 상기 샘플의 부분의 대체로 평평한 하위 영역에 걸쳐 주사될 때 2차 이온 검출기에 의해 생성된 데이터를 측정하고 통합하는 한편, 상기 집속 이온 빔이 상기 하위 영역 외부의 상기 샘플의 부분의 일부 영역들에 걸쳐 주사될 때 상기 2차 이온 검출기에 의해 수집된 데이터는 무시하는 단계
를 포함하는, 샘플의 영역을 평가하는 방법. - 제15항에 있어서,
상기 하위 영역의 기하형상은 상기 밀링 이전에 결정되는, 샘플의 영역을 평가하는 방법. - 제15항에 있어서,
상기 하위 영역은 미리 결정된 공식에 따라 상기 밀링의 다수의 반복들에 걸쳐 크기가 점진적으로 감소되는, 샘플의 영역을 평가하는 방법. - 제15항에 있어서,
상기 하위 영역은, 상기 데이터의 신호 대 잡음비를 미리 결정된 범위 내에 유지하기 위해, 상기 2차 이온 검출기에 의해 생성된 상기 데이터에 응답하여 상기 밀링의 다수의 반복들에 걸쳐 크기가 점진적으로 감소되는, 샘플의 영역을 평가하는 방법. - 제15항에 있어서,
상기 밀링 동안, 상기 상이한 물질의 교번하는 층들로부터의 2차 전자들이 수집되고 상기 밀링에 대한 종료점을 결정하는 데 사용되는, 샘플의 영역을 평가하는 방법. - 제15항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 샘플은 반도체 웨이퍼이고, 상기 상이한 물질의 교번하는 층들은, 밀링될 때 상이한 개수의 2차 전자들을 생성하는 교번하는 제1 및 제2 층들의 적어도 3개의 세트들을 포함하고, 상기 밀링은, 상기 집속 이온 빔이 상기 샘플의 부분에 걸쳐 반복적으로 주사되고, 이에 의해, 상기 교번하는 10개의 세트들 각각을 통해 함몰부를 밀링하는 반복적 프로세스일 수 있는, 샘플의 영역을 평가하는 방법.
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