(57)【要約】      （修正有）【課題】イオンビームによる半導体回路基板の加工に於いて、基板の異なる位置ごとにビームと試料の角度アライメント調整を容易に行う事ができる技術を提供する。【解決手段】試料１０６を保持する傾斜ステージ１１２と、荷電粒子ビーム（ＣＰＢ）源１０２、１１８と、試料１０６から後方散乱電子を検出する電子ビーム検出器１１０と、コントローラ１１６を有し、試料１０６に対するＣＰＢの入射角を変化させて、基板表面１２４の電子チャンネリングパターン（ＥＣＰ）または他の電子ビーム後方散乱パターンを得ることにより、傾斜ステージ１１２、またはイオンビーム軸１２０を調整して、イオンビームミリング、または他の検査や処理のための位置合わせおよび軸合わせを行う。【選択図】図１
2019114542.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子ビームを基板に複数の入射角で向けることと、前記基板から返された前記荷電粒子ビームの部分を検出することと、
前記荷電粒子ビームの前記検出された部分および前記複数の角度に基づいて、イオンビーム軸に対して前記基板を位置合わせすることと、を含む、方法。
【請求項２】
前記基板が、前記基板に傾斜を適用することによって前記イオンビーム軸と位置合わせされる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記基板が、前記イオンビーム軸を調整することによって前記イオンビーム軸と位置合わせされる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記基板が、前記基板に傾斜を適用し、前記イオンビーム軸を調整することによって、前記イオンビーム軸と位置合わせされる、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記基板が、前記イオンビーム軸に対向する基板表面が前記イオンビーム軸に垂直になるように、前記イオンビーム軸に対して位置合わせされる、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記荷電粒子ビームが電子ビームであり、前記電子ビームの前記検出された部分が後方散乱された部分であり、前記検出された部分に基づいて電子チャンネリングパターンを生成することをさらに含み、前記基板が前記電子チャンネリングパターンに基づいて位置合わせされる、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記基板が、前記電子チャンネリングパターン内の最大または最小に基づいて位置合わせされる、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記基板が傾斜ステージに固定され、前記荷電粒子ビームは、前記傾斜ステージで基板傾斜を変化させることによって、前記複数の入射角で前記基板に向けられる、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記荷電粒子ビームが、前記荷電粒子ビーム軸を変化させることによって、前記複数の入射角で前記基板に向けられる、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記位置合わせされた基板をイオンビームミリングすることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
傾斜ステージと、
前記傾斜ステージに連結され、試料を固定するように配置された試料台と、
前記試料に荷電粒子ビームを向けるように配置された荷電粒子ビーム（ＣＰＢ）源と、
前記試料から後方散乱された前記ＣＰＢの部分を受け取るように配置されたＣＰＢ検出器と、
前記傾斜ステージまたは前記ＣＰＢ源のうちの少なくとも１つに連結され、前記試料に対する前記ＣＰＢの入射角を変化させ、前記入射角に関連付けられた前記ＣＰＢの前記後方散乱された部分に基づいて前記試料の傾斜を決定するコントローラと、を含む、装置。
【請求項１２】
さらに、イオンビーム源を含み、前記コントローラが、イオンビーム軸および試料傾斜のうちの少なくとも１つを、前記決定された試料傾斜に基づいて調整するようにさらに構成されている、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記ＣＰＢが電子ビームであり、前記ＣＰＢの前記検出された部分が電子チャンネリングパターンを生成するために前記コントローラによって処理され、前記試料の前記傾斜が前記電子チャンネリングパターンに基づいて決定される、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記イオンビーム源がイオンビーム偏向器を含み、前記イオンビームに対する前記試料傾斜が、前記イオンビームのビーム偏向に基づいて調整される、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記コントローラが、前記イオンビーム軸に垂直になるよう基板表面を位置合わせするために前記傾斜ステージに連結される、請求項１３に記載の装置。
【請求項１６】
前記コントローラが、２つの直交軸の周りの試料傾斜を変化させ、および前記電子ビームの前記対応する後方散乱された部分に関連付けられた信号を受信する前記傾斜ステージに連結される、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記イオンビーム源が、集束イオンビーム源である、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記コントローラが、前記ＣＰＢの前記後方散乱された部分で発生した電子チャンネリングパターンに基づいて前記試料の前記傾斜を決定する、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記コントローラが、単一軸の周りの傾斜角の関数としての前記電子チャンネリングパターンの部分に基づいて前記試料の前記傾斜を決定する、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記コントローラが、２つの軸の周りの傾斜角の関数としての前記電子チャンネリングパターンの部分に基づいて前記試料の前記傾斜を決定する、請求項１８に記載の装置。
【請求項２１】
前記コントローラが、前記電子チャンネリングパターンの前記単一軸部分における最大後方散乱電子ビーム強度に基づいて、前記試料の前記傾斜を決定する、請求項１９に記載の装置。
【請求項２２】
方法を実行するためのプロセッサ実行可能命令を内部に定義した１つ以上のコンピュータ可読媒体であって、前記方法が、
複数の複数の入射角で前記基板に入射するように電子ビームを基板に向けることと、関連する後方散乱電子ビーム強度を取得することと、
前記後方散乱電子ビーム強度を処理して電子チャンネリングパターン（ＥＣＰ）を生成することと、
前記ＥＣＰに基づいて、前記基板をイオンビーム軸に対して位置合わせをすることと、を含む、１つ以上のコンピュータ可読媒体。
【請求項２３】
前記方法が、前記位置合わせされた基板を薄膜化するために、前記イオンビーム軸に沿ってイオンビームを向けるイオンビーム源を制御することをさらに含む、請求項２２に記載の１つ以上のコンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電子顕微鏡におけるサンプル配向に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造プロセスは、臨界寸法（ＣＤ）、欠陥、プロセス開発、およびプロセス監視の評価のための透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）の高空間分解能を利用することができる。ＴＥＭ（またはＳＴＥＭ）に基づく評価では一般に、薄い試料（典型的には薄板と呼ばれる）の作製が必要である。いくつかの場合では、より大きな試料（本明細書では「チャンク」と呼ぶ）の適切な部分を得るためにイオンビームミリングが使用され、必要に応じてミリングされたチャンクが薄膜化される。評価のために基板の部分（チャンク）を切断および除去するための自動化された手順が開発されている。薄膜化は一般に、対象面が薄膜化に使用されるイオンビームに対して垂直になるように、チャンクの精密な配置を必要とする。サンプルが適切に配向されていない場合、異なる位置にある基板特徴は異なってミリングされる。例えば、図１４に示すＳＥＭ画像１４００では、図１４では、基板特徴１４０２は適切な基板ミリングに関連付けられているが、基板特徴１４０４は部分的にミリングされており、実際の形状およびサイズは容易に分からない。オペレータは、角度アライメントを注意深く調整しなければならない。したがって、このような位置合わせはオペレータの誤差の影響を受けやすく、減速され、薄膜化された薄片の生成速度は制限される。改善されたアライメント方法および装置が必要とされる。
【発明の概要】
【０００３】
いくつかの例では、方法は、複数の入射角で荷電粒子ビームを基板に向けることと、基板から返される荷電粒子ビームの一部を検出することと、を含む。荷電粒子ビームの検出された部分および複数の角度に基づいて、基板はイオンビーム軸に対して位置合わせされる。いくつかの例では、基板に傾斜を適用すること、イオンビーム軸を調整すること、またはその両方によって、基板はイオンビーム軸と位置合わせされる。これらの例では、基板は、典型的には、イオンビーム軸に面する基板表面がイオンビーム軸に垂直であるように、イオンビーム軸に対して位置合わせされる。上記いずれの方法においても、荷電粒子ビームは電子ビームであり得、電子ビームの検出された部分は後方散乱された部分であり、検出された部分に基づいて電子チャンネリングパターンが生成され、基板は電子チャンネリングパターンに基づいて位置合わせをされる。これらの方法では、基板は電子チャンネリングパターンの最大値に基づいて位置合わせすることができる。これらの開示された方法では、基板を傾斜ステージに固定することができ、荷電粒子ビームを傾斜ステージで基板傾斜を変化させることによって複数の入射角で基板に向けられる。場合によっては、または加えて、荷電粒子ビームは、荷電粒子ビームの軸を変化させることによって、複数の入射角で基板に向けられる。開示された方法はまた、位置合わせをされた基板をイオンビームミリングすることを含むことができる。
【０００４】
荷電粒子ビーム（ＣＰＢ）装置は、傾斜ステージに連結され、試料を固定するように配置された傾斜ステージと試料台を含む。荷電粒子ビーム（ＣＰＢ）源は、ＣＰＢが試料に向くように配置され、ＣＰＢ検出器は、試料から後方散乱されたＣＰＢの部分を受け取るように配置される。コントローラは、試料に対するＣＰＢの入射角を変化させるように、傾斜ステージおよびＣＰＢ源のうちの少なくとも１つに連結され、入射角に関連付けられたＣＰＢの後方散乱された部分に基づいて試料の傾斜を決定する。装置はまた、イオンビーム源を含むことができ、コントローラは、決定された試料傾斜に基づいて、イオンビーム軸および試料傾斜のうちの少なくとも１つを調整するようさらに構成される。これらの装置では、ＣＰＢは電子ビームとすることができ、ＣＰＢの検出された部分は、電子チャンネリングパターンを生成するためにコントローラによって処理することができる。次いで、試料の傾斜は、電子チャンネリングパターンに基づいて決定される。上記装置のさらなる例において、イオンビーム源は、イオンビーム偏向器を含み、イオンビームに対する試料傾斜は、イオンビームのビーム偏向に基づいて調整される。追加の例では、コントローラは、基板表面がイオンビーム軸に対して垂直になるよう位置合わせをする傾斜ステージに連結される。他の例では、コントローラは、傾斜ステージに連結されて、２つの直交軸の周りの試料傾斜を変化させ、電子ビームの対応する後方散乱された部分に関連付けられた信号を受け取る。典型的には、イオンビーム源は集束イオンビーム源である。さらに他の実施形態では、コントローラは、単一軸周りの傾斜角の関数として、または２つの軸周りの関数としてのＣＰＢ後方散乱を含む電子チャンネリングパターンの一部などのＣＰＢの後方散乱された部分によって生成される電子チャンネリングパターンに基づいて、試料の傾斜を決定する。これらの装置では、コントローラは、電子チャンネリングパターンの単一軸部分の最大後方散乱電子ビーム強度に基づいて試料の傾斜を決定することができる。
【０００５】
複数の入射角で基板に入射するように基板に電子ビームを向けることと、関連する後方散乱電子ビーム強度を得ることを含む方法を実行するためのプロセッサ実行可能命令を内部に定義した１つ以上のコンピュータ可読媒体が開示されている。後方散乱電子ビーム強度は、電子チャンネリングパターン（ＥＣＰ）を生成するように処理される。ＥＣＰに基づいて、基板はイオンビーム軸に対して位置合わせされる。典型的な例では、イオンビーム源は、イオンビームをイオンビーム軸に沿って向き、基板の薄板加工を行う。
【０００６】
開示された技術の前述および他の目的、特徴、および利点は、以下の詳細な説明、添付図面を参照してより明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】基板チャンクが基板チャンクからの電子後方散乱に基づいて角度的に位置合わせをされた代表的なイオンビームミリングシステムを図示する。
【図２】０．１度の傾斜増分に対応するマーキングを有する電子チャンネリングパターン（ＥＣＰ）の一部を図示する。
【図３】ＥＣＰの一部に基づく試料傾斜角の関数としての後方散乱電子強度を図示する。
【図４】ＥＣＰの一部に基づく試料傾斜角の関数としての後方散乱電子強度を図示する。
【図５】ＥＣＰを使用して基板チャンクを位置合わせした代表的な方法を図示する。
【図６Ａ】図６Ａ〜図６Ｃは、ＥＣＰを得るために使用される代表的な傾斜および回転を図示する。
【図６Ｂ】図６Ａ〜図６Ｃは、ＥＣＰを得るために使用される代表的な傾斜および回転を図示する。
【図６Ｃ】図６Ａ〜図６Ｃは、ＥＣＰを得るために使用される代表的な傾斜および回転を図示する。
【図７Ａ】図７Ａ〜図７Ｃは、ＥＣＰを得るために使用される追加の代表的な傾斜および回転を図示する。
【図７Ｂ】図７Ａ〜図７Ｃは、ＥＣＰを得るために使用される追加の代表的な傾斜および回転を図示する。
【図７Ｃ】図７Ａ〜図７Ｃは、ＥＣＰを得るために使用される追加の代表的な傾斜および回転を図示する。
【図８】基板チャンクが基板チャンクからの電子後方散乱に基づいて角度的に位置合わせをされ、イオンビーム軸および電子ビーム軸の一方または両方が適切なビーム偏向器によって変化され得る代表的なイオンビームミリングシステムを図示する。
【図９】荷電粒子ビーム（ＣＰＢ）顕微鏡における試料評価の代表的な方法を図示する。
【図１０】ＥＣＰまたは他のＣＰＢ後方散乱に基づく試料傾斜位置合わせの別の代表的な方法を図示する。
【図１１】試料傾斜調整に使用する軸に沿ったＥＣＰの一部を図示する。
【図１２Ａ】図１２Ａは、電子ビームの後方散乱された部分に基づいて傾斜可能である試料「チャンク」を図示する。
【図１２Ｂ】図１２Ｂ〜図１２Ｃは、基板チャンクの代表的な実装構成を図示する。
【図１２Ｃ】図１２Ｂ〜図１２Ｃは、基板チャンクの代表的な実装構成を図示する。
【図１３】制御および計算のための代表的なコンピューティング環境を図示する。
【図１４】イオンビームミリングされた試料チャンクの画像であり、イオンビーム軸に対する試料チャンクのズレに起因する回路特徴の不均一なミリングを図示する。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本出願および特許請求の範囲において使用されるように、単数形「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、文脈上他に明確に指示されない限り、複数形も含む。加えて、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」という用語は、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」を意味する。また、「連結された」という用語は、連結されたアイテム間の中間要素の存在を排除するものではない。
本明細書に記載のシステム、装置、および方法は多少なりとも制限的なものとして解釈されるべきではない。むしろ、本開示は、単独で、ならびに種々の互いの組み合わせおよび部分的な組み合わせで、種々の開示された実施形態の全ての新規性および非自明性を有する特徴および態様を対象とする。開示されたシステム、方法、および装置は、任意の特定の態様または特徴またはそれらの組み合わせに限定されず、開示されたシステム、方法および装置は、任意の１つ以上の特定の利点が存在する、または問題が解決されることも必要としない。いずれの動作理論も説明を容易にすることであるが、開示されたシステム、方法、および装置は、そのような動作理論に限定されない。
【０００９】
開示された方法のいくつかの動作は、便宜上、特定の順番で記載されているが、以下に記載される特定の言語によって特定の順序が要求されない限り、この説明方法が並び替えを包含することを理解されるものとする。例えば、順に記載される動作は、いくつかの場合では、並び替えまたは同時に実行されてもよい。さらに、単純化のために、添付の図面は、開示されたシステム、方法、および装置が、他のシステム、方法、および装置と共に使用することができる様々な方法を示さないことがある。加えて、説明は、開示された方法を説明するために、「生成する」および「提供する」等の用語を使用することがある。これらの用語は、実行される実際の操作の高レベルの抽象化である。これらの用語に対応する実際の動作は、特定の実施に応じて、様々であり、当業者には容易に認識できる。
【００１０】
いくつかの例では、値、手順、または装置は、「最低」、「最良」、「最小」などと呼ばれる。そのような記載は、多くの使用されている機能的選択肢の中からの選択が可能であり、そのような選択が他の選択よりも優れている、より小さい、または他の選択肢である必要はないことを示すことを意図していることが理解されよう。例は、「上に」、「下に」、「上の」、「下の」等として示される方向を参照して説明される。これらの用語は、説明の便宜上使用されているが、特定の空間的方向性を示唆するものではない。典型的な例では、開示された方法は、評価または処理のための基板の位置合わせを可能にする。本明細書で使用される「位置合わせ」とは、基板または他の試料と、基板処理または検査に関連付けられた軸との間の角度の配向を調整することを指す。いくつかの例では、試料表面が特定の方向へ向くように、試料傾斜または回転が調整される。例えば、試料表面に垂直な軸（すなわち、表面法線）が、イオンビーム源の軸に沿うよう好ましい方向に平行またはそれ以上平行になるように試料を調整することができる。しかしながら、試料表面は、特定の用途によって好ましいように、様々な他の方向に向くように調整することができる。そのうえ、アライメントは、１つ以上の荷電粒子ビーム光学またはビーム偏向器を使用して、イオンビーム源に関連付けられた軸またはＳＥＭまたはＳＴＥＭのような結像システムの調整を含むことができる。他の例では、ビーム軸と試料傾斜との両方を位置合わせ調整することができる。開示された例では、試料表面法線は、通常、ＳＥＭ、ＳＴＥＭ、または他のイメージングシステム軸、またはイオンビーム軸に平行またはより平行になるように、位置合わせされる。本明細書で使用される場合、±５度、±３度、±１度、±０．５度、±０．２度、または±０．１度以内の垂直または平行である場合、軸は垂直または平行である。
【００１１】
開示された例では、荷電粒子ビーム（ＣＰＢ）の後方散乱された部分が検出され、基板の位置合わせに使用される。このような後方散乱された部分は、１つ以上のＣＰＢ検出器で検出されて、ディスプレイに使用され、後で使用するために記憶され、または電子チャンネリングパターン（ＥＣＰ）を生成するように処理され得る関連する電気信号を生成する。このような電気信号および関連する後方散乱ＣＰＢ部分（および非一時的コンピュータ可読媒体に記憶された記録値）は、強度、後方散乱強度、電流または信号と呼ばれ、その正確な意味は、文脈に基づき当業者には明らかであろう。
【００１２】
本明細書で開示されるのは、特に基板の薄膜化に適用するための、基板または薄片配向の自動化またはユーザ支援を可能にする方法および装置である。このような方法および装置は、基板チャンクの作製、チャンクからの除去、溶接、またはグリッドや他の基板支持体への他の取り付けで生じる誤差を補償することができる。いくつかの例では、後方散乱電子が検出されてＥＣＰの一部が得られ、ＥＣＰの特徴（最大値、最小値、または中間値部分）を使用して、１つ以上の軸周りの傾斜角を推定し、傾斜角調整を可能にする。このような傾斜角の調整は、チャンクホルダ、取り付け前のチャンク、基板、または他のサンプル、またはサンプル部分に載せられたチャンクで推定することができる。傾斜位置合わせの後、チャンクまたは他の試料は、イオンビームまたは他のプロセスを用いて薄膜化されることができる。開示された方法は、基板の結晶特性を利用することができ、回路構造を画定するために処理されていない基板およびチャンクに対して満足いく位置合わせを達成することができる。
【００１３】
図１は、電子ビーム１０４を試料１０６に向ける電子源１０２を含む代表的なイオンビーム薄膜化装置１００を示す。電子ビーム１０４の部分は、試料１０６から後方散乱され、後方散乱電子ビーム１０８を形成し、電子ビーム検出器１１０に向けられる。後方散乱電子ビーム１０８の強度は、入射電子ビーム１０４および試料１０６の結晶学的配向に対する試料傾斜角に依存する。アライメントに適した試料材料には、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、Ｇｅなどの結晶性半導体材料があるが、他の結晶材料を使用することもできる。
【００１４】
試料１０６は、図１に示す多軸ステージ１１２によって保持される。座標系１５０の直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸に沿った直線的な平行移動と、Ｘ−Ｙ平面内のＺ軸およびφからの回転θとを提供するものとして図１の平面に垂直である。角度θおよびφは、それぞれ極角（または仰角）および方位角と呼ぶことができる。座標系１５０は、便宜上図示のために設けられ、右手の球面座標系として示されているが、他の方法で回転を指定することができ、便宜上他の座標系を使用することができる。１つ以上の単一軸ステージを使用することができ、一般に、任意の基板回転および並進を提供することは不必要である。場合によっては、ステージ１１２は、Ｘ軸およびＹ軸の周りに傾斜を提供するように構成することができる。
【００１５】
多軸ステージ１１２は、１つ以上の圧電ポジショナ、リニアモータ、または他の駆動機構を含むことができるステージコントローラ１１４に連結される。いくつかの例では、必要なドライブエレクトロニクスのいくつかの部分も同様に含まれる。システムコントローラ１１６は、ステージコントローラ１１４と通信して、ステージの回転および並進を開始する。さらに、システムコントローラ１１６は、電子ビーム、イオンビーム、および後方散乱電子に関連付けられた信号の取得を調整するために、電子検出器１１０、電子源１０２、およびイオン源１１８に連結される。さらに、システムコントローラ１１６は、電子ビームおよびイオンビーム光学システムおよびレンズやビーム偏向器などのコンポーネントに連結され、電子ビーム形状、イオンビーム形状、位置および電流を選択することができる。検出された後方散乱電子は、ＲＡＭまたは他の記憶デバイスのようなメモリに記憶するために記録されたディスプレイデバイス上に提示することができる基板画像、回折パターンまたは電子チャンネリングパターンを形成するために使用することができる。
【００１６】
図１に示されるように、イオン源１１８は、イオンビーム１２０を軸１２２に沿って基板１０６の表面１２４に向くように配置されている。典型的には、イオンビーム１２０は、さらなる調査または既存のチャンクを薄膜化するために除去できる部分（典型的には「チャンク」と呼ばれる）を生成するため、基板１０６の選択された部分をミリングするように制御される。満足いく結果を得るために、イオンビーム１２０は、選択された入射角で基板表面１２４に向けられる。典型的な例では、イオンビームの軸１２２は、基板１０６が均一に薄膜化されるように、ミリング中に表面１２４に対して垂直であることが好ましい。
【００１７】
動作中、システムコントローラ１１６は、ステージコントローラ１１４に傾斜角θ、φの一方または両方を変化させるように指示する一方で、電子検出器１１０は、これらの角度の一方または両方の関数として後方散乱電子電流に基づいて、典型的にデジタル化され、記憶された関連する電気信号を生成する。典型的には、極角の変化は、基板１０６をイオンビーム１２０に対して位置合わせする際により重要である。基板１０６の関心領域（ＲＯＩ）１２６をユーセントリック的に配置することにより、傾斜角の変化が軸１２２に対してＲＯＩ１２６を変位させないようにすることは、一般的に都合がよい。しかしながら、そのような位置決めは必要ではない。他の例では、入力電子ビーム１０４の入射角を変化させることができ、後方散乱電子ビーム電流を検出し記憶した角度の関数として変化させることができる。傾斜角度は必ずしも特定の平面内に留まる回転に限定されないので、極角の変化には、１つ以上の傾斜ステージを必要とすることがある。多くの例では、基板１０６をＺ軸の周りに回転させると、ＥＣＰパターンの第１の最大値内の小さな円に対応する後方散乱信号変化が生じ、ＥＣＰパターンの最大値または最小値と交差し得ず、およびＺ軸（例えば、Ｙ軸とＸ軸を中心とした回転）に対する表面１２４の傾斜と交差し得ない。単一の傾斜および単一の回転が使用される場合、一連の傾斜が１つの軸の周りでなされ、次いで回転（例えば、９０度または他の回転）が実行され、次いで別の傾斜の連続がなされる。
【００１８】
角度の関数としての後方散乱電子電流は、図２に示される画像２００（電子チャンネリングパターン）としてディスプレイすることができる。画像２００は、２度の角度範囲にわたる角度の関数として後方散乱電子電流の変化を図示するための基準グリッドを含むようにマークされている。角度およびパターンの部分の関数としてのビーム電流の変化が明らかである。ビーム電流のこれらの変化は、処理用イオンビームに対して基板表面を位置合わせのため使用することができる。図３を参照して以下に説明する例では、軸２０２に沿った部分が使用されているが、軸２１０、２１２、２１４、２１６のような他の軸に沿った部分を使用することができ、選択された軸は中央明線を通過する必要はない。
【００１９】
シリコン試料用の傾斜角の関数としての後方散乱電子強度の代表的なグラフ３００を図３に示す。グラフ３００に基づいて、シリコン試料の傾斜角を選択することができる。最大の後方散乱の角度に対応する傾斜角を便宜的に選択できる一方、最小値または中間値に関連付けられた角度は、試料結晶クラスの配向および試料表面に対する結晶軸の配向に応じて選択することができる。典型的なシリコン半導体基板では、基板表面は、最大の電子後方散乱に関連付けられた傾斜角に位置するように適切に位置合わせされる。
【００２０】
図３の例においては、ピーク領域３０２には、ピークが不正確に識別される結果となる１つ以上の値が含まれているが、そのようなエラーは、ピーク値を平滑化し、中間点（半値全幅など）を使用し、隣接値を平均化し、または他のアプローチによって回避することができる。基板の好ましい回転を決定するために、局部ピーク３０４のような局部ピークが選択されたとしても、基板の位置合わせはそのような局部ピークに基づくことができる。
【００２１】
図４は、電子後方散乱を用いた試料アライメントを図示する。後方散乱強度対傾斜曲線４０２は、オペレータまたは技術者によって配置された４０４において、初期「０」度の傾斜で示されている。明らかなように、初期傾斜は、ピーク領域の中心に対応する傾斜曲線４０２の中心と関連付けられるように試料を位置合わせしない。角度４０８に対応する基板への傾斜の適用は、イオンビームまたは電子ビームに対する基板の結晶軸および試料表面をより良好に位置合わせさせるために使用することができる。示されるように、４０６における傾斜は、優れたアライメントを表す。
【００２２】
結晶基板配向は、ミラー指数を参照して簡便に説明することができる。例えば、シリコン基板の場合、典型的には基板表面は（１００）または（１１１）面に対応する。いくつかの場合では、半導体ウェハなどの基板は、結晶軸に対してウェハの配向を示すために、周囲に平坦部分を含む。このようなウェハ形状に基づく基板ステージ上の基板表面の位置合わせは、単一平面内の回転でイオンビームに対する基板の位置合わせを可能にする。ＩＩ−ＶＩおよびＩＩＩ−Ｖ材料のような他の基材の配向も、ミラー指数を用いて特定することができる。所与の基板配向および材料を用いて、電子後方散乱パターン（電子チャンネリングパターンなど）は、配向を確立するために用いられ、典型的には基板内の結晶軸方向の関数となる。
【００２３】
代表的な方法５００を、図５に示す。５０２において、基板、チャンク、または他のサンプルの傾斜が第１の軸の周りで変化され、電子後方散乱が記録される。５０４において、第２の軸周りの傾斜が変化され、電子後方散乱が記録される。５０６において、選択されたパターン強度に関する電子後方散乱の角度オフセットが決定される。５０８では、決定された角度オフセットに基づいて傾斜補正が適用され、集束イオンビームミリングのような処理が５１０で開始される。
【００２４】
基板の適切な傾斜は、電子後方散乱データを取得し、電子後方散乱データに基づいて基板角度を調整するために、様々な段階の組み合わせを使用して適用することができる。例えば、図６Ａ〜図６Ｃを参照すると、表面法線６００を持つ基板は、座標系６００に対して極角θおよび方位角φをもって配置される。図６Ａに示されるように、方位角φを変化させることができ、表面法線６０２をＹＺ平面に回転させることができるように電子後方散乱データを取得することができる。このような回転の後、図６Ｂに示されるように、極角θを変化させることができ、表面法線６０２を、図６Ｃに示されるようにＺ軸などのイオンビーム軸に沿って位置合わせさせることができるように電子後方散乱データを取得する。取得された電子後方散乱データは、基板表面の他のアライメントの確立も可能にするが、基板エッチングのために、イオンビーム軸に沿ったアライメントが好ましいが、イオンビーム軸が図６Ａ〜図６ＣのＺ軸となる必要はない。したがって、方位角φおよび極角θを変化させ、関連する電子後方散乱データを処理した結果として、表面法線６００を選択された配向に設定することができる。
【００２５】
表面法線７００を位置合わせするために、図７Ａ〜７Ｃに図示するよう適切な傾斜を適用することもできる。図７Ａに示されるように、Ｙ軸周りの基板回転を適用し、電子後方散乱データを取得する。図７Ｂに示されるように、Ｘ軸回りの回転が適用され、電子後方散乱データを取得する。場合によっては、Ｙ軸およびＸ軸の周りの回転は、同時に適用され、インターリーブされ、または他の方法で取得され、逐次的に取得される必要はない。取得された電子後方散乱データに基づいて、基板は、表面法線７００を意図するように位置合わせすることができ、例えば、図７Ｃに示されるように、Ｚ軸に平行に位置合わせされるように、傾斜または回転させることができるが、電子後方散乱データに基づいて基板を任意に位置合わせさせることができる。
【００２６】
図６Ａ〜図７Ｃに示すように、２つの基板角度調整を提供する基板ステージが使用されるが、追加の傾斜または回転ステージを使用することができる。基板が共通平面内にある傾斜を有する傾向がある場合（他の傾斜は小さい、または重要度が低い）、単一の角度調整を提供する基板ステージを使用することができる。
【００２７】
図８に示すように、イオンビームミリング装置８００は、基板８１０の表面８０８に向けられた走査電子ビーム８０６を生成するために電子ビームをビーム偏向器８０４に向けている電子ビーム源８０２を含む。図８に示されるように、基板８１０は、多軸並進および回転を提供することができる基板ステージ８１４の載置面８１２に対して角度［１｝Δ｛２］で傾斜している。したがって、表面法線８１６は、取り付け面８１２に対して垂直ではなく、ほとんどの場合、表面法線８１６の正確な方向は、異なる基板サンプルに対して変化する。基板ステージ８１４は、ステージコントローラ８２０に連結され、基板ステージの位置および角度を調整する。イオンビーム源８２２は、イオンビームをビーム偏向器８２４に向けるように配置され、走査イオンビーム８２６を生成する。電子検出器８３０は、走査された電子ビーム８０６の後方散乱された部分を受け取るように配置される。ビーム電流、ビーム走査、および基板ステージ調整は、電子検出器８３０からの電子後方散乱信号も受け取り、基板後方傾斜信号を処理して基板傾斜を確立および調整するシステムコントローラ８３４によって決定される。
【００２８】
動作中に、電子後方散乱の測定が、表面法線８１６の配向または基板８１０の表面８０８の傾斜の他の表示を決定するため、システムコントローラ８３４で処理された電子後方散乱パターンを決定するため使用されることができるように、イオンビームミリング装置８００は、様々な角度で基板の表面に走査電子ビーム８０６を適用するために使用されている。表面法線８１６の傾斜を決定すると、１つ以上の基板ステージ８１４およびビーム偏向器８２４は、イオンビーム８２６が、適切な軸に沿って基板８１０に向けられるよう、典型的には表面法線８１６に平行に調整される。
【００２９】
図９を参照すると、代表的な方法９００は、基板内に画定される回路のための１つ以上の構造を形成するため９０２で基板を処理することを含む。９０４において、基板の「チャンク」がミリングされ、９０６で基板から除去される。９１０において、基板の「チャンク」は、電子チャンネリングパターンまたは他の電子後方散乱パターンを使用して上述したように位置合わせされる。９１２において、チャンクは、イオンビームミリングされることで画定された構造の評価を可能にし、９１４において、ミリングされたチャンクは、走査透過型電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）または荷電粒子顕微鏡などの他の電子顕微鏡で検査される。
【００３０】
さらなる方法１０００は、図１０に図示されており、１００２において、１つ以上の結晶軸に対する結晶クラスおよび表面配向などの試料特性が１００２で決定され、１つ以上の関連する電子後方散乱パターンが１００４で特定される。１００６において、代表的な試料は、評価のために適切な電子および、またはイオンビームシステム内に配置される。電子ビームは、１００８で測定された様々な入射角および電子後方散乱で試料に向けられる。入射角の変化は、電子ビームの伝搬方向を変化させること、試料を傾けるおよび、または回転させること、またはそれらの組み合わせによって得ることができる。１０１０において、電子後方散乱パターンは、測定された電子後方散乱に基づいて少なくとも１つの軸に沿って確立される。１０１２で電子後方散乱パターンを用いて試料配向を評価し、次いで試料を１０１４で必要に応じて位置合わせする。１０１６において、位置合わせされた試料が処理されるか、またはさらに評価される。
【００３１】
図１１は、単一軸周りの電子ビームに対する試料の傾斜への電子ビーム後方散乱強度の代表的な曲線１１００を図示する。このような曲線は、２軸以上の軸周りの傾斜に関連付けられたＥＣＰ、または単一軸周りの傾斜に基づくＥＣＰから得ることができる。試料配向は、曲線１１００の様々な部分を使用して決定することができる。例えば、相対最大値１１０２、１１０８を見出すことができ、関連付けられた角度は試料配向の推定値として確立される。最小の１１０６などの相対最小値も同様に使用することができる。１１０４などの中間値も使用できる。曲線１１００上の任意の値を使用することができるが、曲線傾斜が最大傾斜またはその近くにある地点においては、基板傾斜の優れた推定値を生成することができる。
【００３２】
図１２Ａを参照すると、基板アライメントシステム１２００は、２軸傾斜ステージ１２０４に連結されたＴＥＭグリッドの一部などの基板サポート１２０２を含む。試料（典型的には「チャンク」）１２０６は、次いで軸１２２０（α傾斜）および軸１２２２（β傾斜）の周りにチャンク１２０６の傾斜を提供できる傾斜ステージ１２０４に固定される。中心または他の好ましい位置に関連付けられた領域１２１０は、軸１２２０、１２２２の交差点である必要はない。回路または他の構造１２０８がチャンク１２０６に含まれる。位置合わせ後、チャンク１２０６をイオンビームミリングして、回路構造１２０８の特徴を明らかにすることができる。
【００３３】
図１２Ｂ〜図１２Ｃは、追加のチャンク台を図示する。図１２Ｂに示されるように、チャンク１２５４は、スタブ１２５０の端部１２５２に固定される。チャンクは、アライメントのために、軸１２５６、１２５８を中心に回転可能である。図１２Ｃに示されるように、基板１２７２は、軸１２７４、１２７６を中心に回転可能なグリッド１２７８に固定されている。
【００３４】
図１３と以下の説明は、開示された技術が実施され得る例示的なコンピューティング環境の簡潔で一般的な説明を提供することを意図している。特に、このコンピューティング環境の一部または全部を上記の方法および装置と共に使用することができる。必須ではないが、開示された技術は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）によって実行されるプログラムモジュールのようなコンピュータ実行可能命令の一般的なコンテキストで記述される。一般に、プログラムモジュールは、特定のタスクを実行する、または特定の抽象データ型を実施するルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造などを含む。さらに、開示される技術は、携帯デバイス、マルチプロセッサシステム、マイクロプロセッサまたはプログラム可能な消費者電子機器、ネットワークＰＣ、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータなどを含む他のコンピュータシステム構成で実施することができる。本開示技術はまた、タスクが通信ネットワークを介してリンクされているリモート処理デバイスによって実行される分散型コンピュータ環境においても実行できる。分散型コンピュータ環境では、プログラムモジュールは、ローカルおよびリモートメモリ記憶デバイスの両方に位置することができる。
【００３５】
図１３を参照すると、開示された技術を実施する例示的なシステムは、１つ以上の処理ユニット１３０２、システムメモリ１３０４およびシステムメモリ１３０４を含む様々なシステムコンポーネントと１つ以上の処理ユニット１３０２を連結するシステムバス１３０６を含み、例示的な汎用ＰＣ１３００の形態である、一般的な目的のコンピュータデバイスを含む。システムバス１３０６は、任意のバスアーキテクチャを利用した、メモリバスまたはメモリコントローラ、周辺バス、およびローカルバスを含む数種のバス構造物のどれであってもよい。例示的なシステムメモリ１３０４は、読取専用メモリ（ＲＯＭ）１３０８およびランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１３１０を含む。ＲＯＭ１３０８には、ＰＣ１３００内の要素間の情報の転送を助ける基本ルーチンを包有する基本入出力システム（ＢＩＯＳ）１３１２が記憶されている。
【００３６】
例示的なＰＣ１３００はさらに、ハードディスクから読み書きするためのハードディスクドライブ、取り外し可能な磁気ディスクからの読み書きするための磁気ディスクドライブ、および取り外し可能な光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭや他のオプティカル・メディアなど）からの読み書きするための光ディスクドライブなどの１つ以上の記憶デバイス１３３０を含む。このような記憶デバイスは、それぞれ、ハードディスクドライブインターフェース、磁気ディスクドライブインターフェース、および光学ドライブインターフェースによってシステムバス１３０６に接続することができる。ドライブおよび関連するコンピュータ可読媒体は、ＰＣ１３００用のコンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、および他のデータの不揮発性記憶を提供する。他のコンピュータ可読媒体は、磁気カセット、フラッシュメモリカード、デジタルビデオディスク、ＣＤ、ＤＶＤ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどのような、ＰＣによってアクセス可能なデータを記憶することができ、例示的な動作環境において使用が可能である。
【００３７】
複数のプログラムモジュールは、オペレーティングシステム、１つ以上のアプリケーションプログラム、他のプログラムモジュール、およびプログラムデータを含む記憶デバイス１３３０に記憶されることができる。ユーザは、キーボードおよびマウスなどのポインティングデバイスなどの１つ以上の入力デバイス１３４０を介して、コマンドおよび情報をＰＣ１３００に入力することができる。例えば、ユーザは、基板の位置合わせのために、チャンク傾斜を変化させる、またはＥＣＰの一部を選択するコマンドを入力することができる。他の入力デバイスは、デジタルカメラ、マイクロフォン、ジョイスティック、ゲームパッド、衛星放送受信機、スキャナなどを含むことができる。これらおよび他の入力デバイスは、しばしば、システムバス１３０６に連結されるシリアルポートインターフェースを介して１つ以上の処理ユニット１３０２に接続されるが、パラレルポート、ゲームポート、またはユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）などの他のインターフェースによって接続されてもよい。モニタ１３４６または他のタイプのディスプレイデバイスもまた、ビデオアダプタのようなインターフェースを介してシステムバス１３０６に接続され、例えば、１つ以上のＥＣＰまたはその一部をディスプレイすることができ、アライメントで使用するのに好ましいＥＣＰ部分の表示を可能にする。スピーカおよびプリンタ（図示せず）のような他の周辺出力デバイスを含めることができる。
【００３８】
ＰＣ１３００は、リモートコンピュータ１３６０などの１つ以上のリモートコンピュータへの論理接続を使用してネットワーク環境で動作することができる。いくつかの例では、１つ以上のネットワークまたは通信接続１３５０が含まれる。リモートコンピュータ１３６０は、別のＰＣ、サーバ、ルータ、ネットワークＰＣ、またはピアデバイスまたは他の共通ネットワークノードであってもよく、典型的には、ＰＣ１３００に関して上述した要素の多くまたは全てを含むが、図１３には記憶デバイス１３６２のみ図示されている。パーソナルコンピュータ１３００および、またはリモートコンピュータ１３６０は、論理ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）およびワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）に接続することができる。このようなネットワーキング環境は、オフィス、企業規模のコンピュータネットワーク、イントラネット、およびインターネットでは通常である。
【００３９】
図１３に示されるように、メモリ１３９０（またはこのメモリの一部、または他のメモリの一部）は、後方散乱対傾斜角の取得、最大後方散乱または最大後方散乱傾斜の発見などのＥＣＰ処理、または後方散乱データの他の処理、基板傾斜角、ビーム角度、およびビーム電流の制御のためのプロセッサ実行可能命令を記憶する。さらに、基板内の結晶クラスおよび結晶配向などの試料特性を記憶して、特定の基板および配向に対する適切なＥＣＰまたは他の後方散乱パターンを選択することができる。
【００４０】
開示された技術の原理が適用できる多数の可能な実施形態の観点では、図示された実施形態は単なる代表例であり、本開示の範囲を限定するものとして解釈されるべきではないと認識すべきである。我々は、添付の請求項の範囲と趣旨に入る全てを請求する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３】
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【図１４】
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【外国語明細書】
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