(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上の加工済みフィーチャの断層像をつくる方法であって、
前記加工済みフィーチャおよび該フィーチャに近接する表面を繰り返しミリングする工程であって、前記繰り返しのミリングによって複数の断面を生成し、前記表面は、前記フィーチャが加工された基板表面と実質的に平行にミリングされるミリング工程と、
前記加工済みフィーチャを繰り返し画像化する工程であり、前記画像化は、前記複数の断面の生成の各々の後に行なわれ、かつ前記ミリングされた表面と実質的に垂直な方向の位置から行なわれて、断面画像を繰り返し生成する画像化工程と
を備え、
前記ミリング工程と前記画像化工程とを、前記フィーチャの高さ全体に沿って交互に実行する
方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、さらに、
前記複数の断面画像の各々を、前記加工済みフィーチャの表現に再構成する工程と
を備える方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法であって、さらに、前記加工済みフィーチャを二次元表現として再構成する工程を備える方法。
【請求項４】
請求項２に記載の方法であって、さらに、前記加工済みフィーチャを三次元表現として再構成する工程を備える方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の方法であって、さらに、集束イオンビーム装置によって前記ミリング工程を実行するよう選択する工程を備える方法。
【請求項６】
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の方法であって、さらに、レーザアブレーション装置によって前記ミリング工程を実行するよう選択する工程を備える方法。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか一項に記載の方法であって、さらに、走査型電子顕微鏡によって前記画像化工程を実行するよう選択する工程を備える方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法であって、さらに、前記画像化の処理が、側長トップダウン走査型電子顕微鏡を用いて行なわれるように選択する工程を備える方法。
【請求項９】
請求項１ないし６のいずれか一項に記載の方法であって、さらに、光散乱装置によって前記画像化工程を実行するよう選択する工程を備える方法。
【請求項１０】
請求項１ないし６のいずれか一項に記載の方法であって、さらに、プロファイリング装置によって前記画像化工程を実行するよう選択する工程を備える方法。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の方法であって、さらに、前記フィーチャの任意の開口部を、前記フィーチャが加工された基板表面の層を構成する材料と異なる材料で満たすことによって、前記加工済みフィーチャを保護する工程を備える方法。
【請求項１２】
１または複数の加工済みフィーチャの画像を生成する方法であって、
前記１または複数の加工済みフィーチャの複数の断面を繰り返し生成する工程であって、前記生成された複数の断面は、前記１または複数の加工済みフィーチャおよびイオンミリングされる該加工済みフィーチャに近接する表面を含み、前記表面は、前記フィーチャが加工される基板表面に実質的に平行にミリングされるミリング工程と、
前記複数の断面の生成の各々後で、トップダウン画像化の処理を実行することで、複数の断面画像を生成する画像化工程と
を備える方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法であって、さらに、前記複数の断面画像の各々を、前記加工済みフィーチャの表現に再構成する工程を備える方法。
【請求項１４】
請求項１２または１３に記載の方法であって、さらに、走査型電子顕微鏡によって前記画像化工程を実行するよう選択する工程を備える方法。
【請求項１５】
請求項１２に記載の方法であって、さらに、前記トップダウン画像化の処理が、側長トップダウン走査型電子顕微鏡を用いて行なわれるように選択する工程を備える方法。
【請求項１６】
請求項１２または１３に記載の方法であって、さらに、光散乱装置によって前記画像化工程を実行するよう選択する工程を備える方法。
【請求項１７】
請求項１２または１３に記載の方法であって、さらに、プロファイリング装置によって前記画像化工程を実行するよう選択する工程を備える方法。
【請求項１８】
請求項１２ないし１７のいずれか一項に記載の方法であって、さらに、前記フィーチャの任意の開口部を、前記フィーチャが加工された基板表面の層を構成する材料と異なる材料で満たすことによって、前記加工済みフィーチャを保護する工程を備える方法。
【請求項１９】
１または複数の加工済みフィーチャの画像を生成する方法であって、
前記１または複数の加工済みフィーチャの複数の断面を繰り返し生成する工程であって、前記生成された複数の断面は、前記１または複数の加工済みフィーチャおよびイオンミリングされる該加工済みフィーチャに近接する表面を含み、前記表面は、前記フィーチャが加工される基板表面に実質的に平行にミリングされる工程と、
前記複数の断面の生成の各々の後で、走査型電子顕微鏡を用いてトップダウン画像化を実行し、複数の断面画像を生成する工程と、
前記複数の断面画像の各々を、前記加工済みフィーチャの表現に再構成する工程と
を備える方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法であって、さらに、前記加工済みフィーチャを三次元表現として再構成する工程を備える方法。
【請求項２１】
請求項２０の方法であって、前記三次元表現は回転可能である方法。
【請求項２２】
請求項１９に記載の方法であって、さらに、前記フィーチャの任意の開口部を、前記フィーチャが加工された基板表面の層を構成する材料と異なる材料で満たすことによって、前記加工済みフィーチャを保護する工程を備える方法。
【請求項２３】
基板上の加工済みフィーチャの断層像をつくる方法であって、
前記フィーチャの開口部を、前記フィーチャが加工された基板表面の層を構成する材料と異なる材料で満たすことによって、前記加工済みフィーチャを保護する工程と、
前記加工済みフィーチャと前記異なる材料およびこれらに近接する複数の表面を繰り返しミリングする工程であって、前記繰り返しのミリングによって複数の断面を生成し、前記複数の表面は、前記フィーチャが加工された基板表面と実質的に平行にミリングされる工程と、
前記加工済みフィーチャを繰り返し画像化する工程であり、前記画像化は、前記複数の断面の各々の生成後に行なわれ、かつ前記ミリングされた表面と実質的に垂直な方向の位置から行なわれて、断面画像を繰り返し生成する工程と
を備え、
前記ミリングの工程と前記画像化の工程とを、前記フィーチャの高さ全体に沿って交互に実行する
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、半導体、データストレージ、フラットパネルディスプレイなどの産業またはその他の産業で用いられる測定装置の分野に関し、特に、集束イオンビーム装置および走査型電子顕微鏡を用いた三次元画像化の方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの形状（すなわち、集積回路の設計ルール）は、集積回路（ＩＣ）デバイスが数十年前に最初に導入されて以来、劇的にサイズを小さくしてきた。集積回路（ＩＣ）は、一般に、「ムーアの法則」に従うが、この法則は、「一つの集積回路チップ上に加工されるデバイスの数は、２年ごとに倍になる」というものである。今日のＩＣ製造施設は、通常、フィーチャサイズが６５ｎｍ（０．０６５μｍ）のデバイスを製造しており、将来の製造工場では、間もなく、さらに小さいフィーチャサイズを有するデバイスを製造するようになるだろう。
【０００３】
フィーチャサイズが減少し続けていることから、装置供給業者およびデバイス製造業者はいずれも、製造時の様々な時点でＩＣデバイスを検査、および、正確かつ精密に測定せざるを得ない。バックエンドオブライン電子試験は、ＩＣの機能に関する正常／異常の判断基準を提供するが、ＩＣの様々な部分のトポグラフィを画像化するには、光学式表面形状測定装置、原子間力顕微鏡、測長走査型電子顕微鏡（ＣＤ−ＳＥＭ）などの解析ツールが利用される。断面（すなわち、破壊的）解析は、欠陥ＩＣの根本原因の解析を提供する。ＩＣ内の様々なデバイスを断面切断し、電子顕微鏡で断面を画像化することによってしか、効果的な故障特定を実行できないことが多い。さらに、断面解析は、処理ラインに関する重要なフィードバックおよびフィードフォワード情報を提供する。
【０００４】
断面切断には、一般的に２つの方法が用いられる：すなわち、集積回路が位置するウエハの切断（ｃｌｅａｖｉｎｇ）、および、デバイスのイオンミリングである。イオンミリングは、デバイス上で検査すべき小領域を選択する際に、より良好な制御が可能である。イオンミリングは、原子をアブレーションして、デバイスから層内の原子を除去することによって、集積回路デバイスの表面から材料を除去する技術である。多数回のパスの後に、構造の近傍にトレンチが形成されることで、ＳＥＭを用いてデバイスの「側面図」を得ることが可能になる。
【０００５】
イオンミリングは、通例、集束イオンビーム（ＦＩＢ）装置を用いて実行される。ＦＩＢ装置は、ＳＥＭと共に用いられることが多い。ＳＥＭは、集束電子ビームを用いて、高真空チャンバ内に配置されたサンプルを画像化する。対照的に、ＦＩＢは、集束イオンビームを用いる。
【０００６】
ＳＥＭと違って、ＦＩＢ装置は、エネルギイオンを用いるため、本質的にサンプルに対して破壊的である。高エネルギイオンからの衝撃で、原子がサンプルからスパッタリング（すなわち、原子および分子を物理的に除去すること）される。したがって、スパッタリング効果により、ＦＩＢは、マイクロマシニングツールとして有用である。表面損傷を引き起こすことに加えて、ＦＩＢ装置は、表面の上から数ナノメートルまでにイオンを注入する。この注入は、後述するように、しばしば、誤測定の原因となる。
【０００７】
ガリウム液体金属イオン源（ＬＭＩＳ）は比較的製造しやすいため、通例は、ＦＩＢ装置用のイオン源としてガリウムが選択される。ガリウムＬＩＭＳでは、ガリウム金属が、タングステン針に接触して配置される。次いで、この組み合わせは、加熱される。ガリウムは、タングステンを湿潤させ、大きい電場（１０８ボルト／ｃｍ以上）が生成される。大きい電場によって、ガリウム原子のイオン化および電界放出が起きる。
【０００８】
ガリウムイオンは、通例、５〜５０ｋｅＶ（キロ電子ボルト）のエネルギに加速され、静電レンズによってサンプル上に集束される。現在のＦＩＢ装置は、ミリング処理を援助するために、サンプルに数十ナノアンプの電流を供給することができる。あるいは、電流を小さくし、それに伴ってスポットサイズを小さくすることで、より微細なレベルのミリングを実現してもよい。このように、スポットサイズは、直径たった数ナノメートルのビームを生成するよう制御されうる。例えば、低電圧アルゴンイオンビームを用いて、さらに薄い層を除去することもできる。
【０００９】
図１Ａによると、集積回路の一部の断面は、基層１０１および誘電体層１０３を含む。誘電体層１０３は、誘電体層１０３の上に続いて形成される上層（図示せず）を基層１０１に接続するためのビア１０５Ａを有する。
【００１０】
図１Ｂでは、一連のイオンビームミリング層が、露出したビア１０５Ｂの前に深いトレンチ１０７Ａを開けている。深いトレンチ１０７Ａは、ビア１０５Ａの前の少量の誘電体層１０３だけを残して、材料の大部分をミリング除去する。イオンビームによってミリングされた各層は、深さ「ｄ」を有する。このように、深いトレンチ１０７Ａは、段階的に広くなる一連のイオンビームで誘電体層１０３を切削することによって形成される。各切削の深さ「ｄ」は、通例、数十から数百ナノメートルのオーダーである。実際の深さは、イオンビームのエネルギ、および、デバイスがミリングされる期間によって制御される。
【００１１】
深いトレンチ１０７Ａが、集束イオンビーム装置によって十分に深く形成されると、ＦＩＢ装置を用いた２巡目のパスが、ビア１０５Ａのすぐ隣に位置する誘電体層１０３の残り部分１０７Ｂの層を除去する。誘電体層１０３の残り部分１０７Ｂに各切削がなされた後、走査型電子顕微鏡ビーム１０９を用いて、角度α（通例、１５°〜２０°）で、露出したビア１０５Ｂを見る。図１Ｃは、走査型電子顕微鏡ビーム１０９（図１Ｂ）によって画像化された露出ビア１０５Ｂの理想的な断面のグラフィック描写である。
【００１２】
同軸の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を有する集束イオンビーム（ＦＩＢ）システムは、当業者に周知である。ＦＩＢは、電子カラムおよびイオンビームカラムの両方を備えたシステムに組み込むことも可能であり、そうすれば、同じフィーチャ（例えば、露出したビア１０５Ｂなど）を、いずれのビームでも検査することができる。
【００１３】
さらに、ＦＩＢおよび走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を備え、ＳＥＭでサンプルを画像化すると共にＦＩＢでサンプルをミリングすることができるデュアルビームシステムが導入されている。一部のデュアルビーム装置は、ＦＩＢおよびＳＥＭビームを同時に利用するものであり、それらのビームは、間に大きい角度をとって表面上に入射する。
【００１４】
上述したように、ＳＥＭ画像化は、たいていの場合、イオンビームによる画像化と違って、ワークピース表面を著しく損傷することがない。イオンとは対照的に、電子は、材料をスパッタリングする効果を持たない。衝突する粒子および基板粒子の間で衝突が起こる際に伝達される運動量は、衝突する粒子の運動量および２つの粒子の相対質量に依存する。２つの粒子が同じ質量を有する時に、最大の運動量が伝達される。衝突する粒子の質量と基板粒子の質量とが一致しない場合、衝突する粒子から基板粒子に伝達される運動量は小さくなる。ＦＩＢミリングで用いられるガリウムイオンは、電子の質量の１２８，０００倍を越える質量を有する。結果として、ガリウムイオンビーム内の粒子は、表面分子をスパッタリングするのに十分な運動量を持つ。典型的なＳＥＭ電子ビーム内の電子の運動量は、運動量伝達によって表面から分子を除去するほどの大きさではない。
【００１５】
しかしながら、ＦＩＢミリングによって引き起こされる特有の損傷は、しばしば、画像化されるフィーチャに対する損傷の原因にもなる。したがって、フィーチャは、通例、保護層として機能する別の材料で満たされる。別の材料は、通例、フィーチャの材料と同等の機械的エッチング特性および同等の散乱電子率を有するように選択される。例えば、二酸化ケイ素などの誘電体層は、タングステン（Ｗ）またはプラチナ（Ｐｔ）コーティングで満たされてよい。対照的な材料は、過度の損傷からフィーチャを保護するものの、保護層が、「カーテニング」と呼ばれる現象を引き起こし、その後のＳＥＭ測定の精度に影響を与える。カーテニングは、エネルギガリウムイオンが非エッチング層に注入されることによって引き起こされる。
【００１６】
図２によると、誘電体２０１内に加工されたビア２０３が、タングステン保護層２０５で被覆されている。タングステン保護層２０５は、ＦＩＢミリング中にビア２０３の構造的な完全性を維持する。さらに、タングステン保護層２０５は、ビア２０３のエッジ検出およびクリティカルディメンション（ＣＤ）測定のために必要なコントラスト差を確保する。しかしながら、ビア２０３の全体の実際の高さｈ１および実際の幅ｗ１は両方とも、識別が困難である。当業者に周知のように、カーテニングは、タングステン（または、様々な他の材料）の利用に関連するミリング処理に起因し、注入イオンが部分的に材料の境界をわかりにくくする。ビア２０３の実際のエッジは、境界が不鮮明になる。ビア２０３の高さおよび幅のＣＤ測定は、それぞれ、ｈ２およびｗ２として間違って解釈されうる。
【００１７】
このように、従来技術のＦＩＢ−ＳＥＭ技術には、（１）カーテニング効果と、（２）最終的なミリングおよび画像化の工程に先立ってサンプルに深いトレンチを斜めに切削するために必要な途方もない時間との両方から生じる多くの難題が存在する。したがって、半導体集積回路上の様々なフィーチャの三次元ＣＤ測定値を決定するための効率的かつ正確な方法が求められている。その方法は、カーテニング効果を回避し、任意のフィーチャの真の三次元画像化を提供することが好ましい。
【発明の概要】
【００１８】
代表的な実施形態では、加工済みのフィーチャの断層像を生成する方法が開示されている。その方法は、加工済みフィーチャに近接する表面をミリングする工程を備えており、ミリングされた表面は、フィーチャが位置する層と実質的に平行である。加工済みのフィーチャは、ミリングされた表面と実質的に垂直な方向の位置から画像化され、複数の断面画像の内の第１の断面画像が生成される。
【００１９】
別の代表的な実施形態では、１または複数の加工済みのフィーチャの画像を生成する方法が開示されている。その方法は、１または複数のフィーチャの断面を繰り返し生成する工程であって、１または複数の加工済みフィーチャに近接する表面をイオンミリングする工程を含み、ミリングされた表面は、フィーチャが位置する層と実質的に平行である工程と、１または複数の加工済みフィーチャのトップダウン（平面視）画像化を実行し、複数の断面画像を生成する工程とを備える。
【００２０】
別の代表的な実施形態では、１または複数の加工済みのフィーチャの画像を生成する方法が開示されている。その方法は、１または複数のフィーチャの断面を繰り返し生成する工程であって、１または複数の加工済みフィーチャに近接する表面をイオンミリングする工程を含み、ミリングされた表面は、フィーチャが位置する層と実質的に平行である工程と、走査型電子顕微鏡を用いて１または複数の加工済みフィーチャのトップダウン画像化を実行することにより、複数の断面画像を生成する工程とを備える。複数の断面画像の各々は、加工済みフィーチャの表現に再構成される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１Ａ】従来技術のビアを示す断面図。
【図１Ｂ】集束イオンビームによって実行された一連の切削により、図１Ａのビアに近接して形成され、ビアを露出させるトレンチを示す断面図。
【図１Ｃ】斜めの走査型電子顕微鏡ビームによって画像化された図１Ｂの露出されたトレンチの理想的な表現を示す図。
【図２】クリティカルディメンション測定に対する従来技術のカーテニング効果を示すビアの断面図。
【図３Ａ】湾曲を示すビアの断面図。
【図３Ｂ】様々なＦＩＢの段階を示す保護材料で満たされた図３Ａのビアの図。
【図４】図３ＢのＦＩＢのエッチング段階の各々の後に得られた複数の断面領域画像を示す図。
【図５】図３Ａのビアを二次元表現および三次元表現に再構成するために合成された図４の複数の断面領域を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に記載する様々な実施形態は、様々なフィーチャタイプの二次元および三次元画像化を提供する方法を開示している。実施形態は、側面視ではなく、平面視（ｔｏｐ−ｄｏｗｎ  ｖｉｅｗｓ）がＳＥＭ上に画像化されるレイヤリングシステムを用いる。その結果、従来技術で必要とされていたようにフィーチャに沿ってトレンチをエッチングする必要がない。代わりに、複数の段が、検査対象のフィーチャを囲む積層材料と平行にミリングされる。各段のミリング後に、フィーチャのトップダウン画像（平面視の画像）が形成される。
【００２３】
本明細書に開示された実施形態は、ＳＥＭ画像化のためのサンプルの準備と、実際のデータ収集および画像化とに必要な時間を大幅に短縮する。例えば、開示されている実施形態は、ＳＥＭビームがフィーチャを画像化するのを可能にするほど十分に大きいＦＩＢトレンチをサンプルフィーチャに隣接して形成するという従来技術の要件を排除する。その結果、フィーチャを準備して画像化するための時間は、従来技術で必要な数分間から、本発明によると数秒間に減少する。さらに、ＦＩＢ切削がフィーチャの下方に達すると、ミリング処理を簡単に停止することができ、次のフィーチャを特定することができる。ミリングおよび画像化は、すぐに再開できる。
【００２４】
当業者であれば、開示されている様々な実施形態を読めば多くの利点を即座に認識できる。例えば、複数のフィーチャ（例えば、ライン、孔、楕円孔など）を、統計的な比較のために、同時に画像化することができる。また、不規則な形状（例えば、楕円）を解析することができる。切削がなされてトップダウンＳＥＭ画像が収集されると、高アスペクト比の湾曲（ｔｗｉｓｔｉｎｇ）のような現象を示す加工の時間発展（ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ  ｔｉｍｅ−ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）が生成されうる。さらに、ＦＩＢ−ＳＥＭ画像化時間は、例えば、サイトあたり５分以上掛かっていたところを、サイトあたり１分未満まで短縮できる（ミリング速度およびフィーチャの深さによる）。また、エッチングの停止、ストリエーション、および、ラインエッジラフネスまたはビアエッジラフネスのようなエッチング現象をすべて、容易に解析することができる。
【００２５】
さらに、後に詳述するように、特定の材料についての対象フィーチャは、過度の表面損傷およびイオン注入（Ｉ2 ）による損傷を防止するためにイオンビームからの保護を必要としうる。かかる保護は、ミリング処理による過度の損傷を防ぐために、金属（例えば、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）など）または誘電体（例えば、スピンオンガラス（ＳＯＧ）など）で任意の近傍の開いた空間を満たすことによって実現可能である。本明細書に記載される本発明の実施形態を実装することで、従来技術で必要とされるように各フィーチャサイトでＦＩＢ−ＳＥＭ中にコーティングするのではなく、ＦＩＢ−ＳＥＭ解析に先だってウエハまたは基板全体を完全にコーティングすることによって、従来技術の方法よりも時間を節約できる。
【００２６】
図３Ａによると、基層３０１および誘電体層３０３を含む半導体デバイス３００の一部の断面図が示されている。誘電体層３０３には、ビア３０５Ａが形成されている。ビア３０５Ａは、高アスペクト比のビア（すなわち、約３０：１を越える高さ対幅の比を有するビア）が形成される時にしばしば生じる当業者に周知の「湾曲」を示す下側部分３０５Ｂを有する。基準中心線３０７は、ビア３０５Ａの下側部分３０５Ｂにおける湾曲によるずれを示している。
【００２７】
図３Ｂにおいて、ビア３０５Ａは、保護材料３０９で満たされている。保護材料３０９は、例えば、タングステン（Ｗ）、白金（Ｐｔ）、スピンオンガラス（ＳＯＧ）、ホウリンケイ酸塩ガラス（ＢＰＳＧ）、または、当業者に周知のその他の様々な材料を含んでよい。保護材料３０９は、検査対象のフィーチャが形成される材料に基づいて選択されてよい。例えば、フィーチャが銅（Ｃｕ）などの柔らかい材料からなる場合、同様のエッチングまたはミリング特性を持つ保護材料が、ミリング速度を一定に保つために選択されてよい。
【００２８】
当業者に周知のように、ＦＩＢ装置のカラムの静電レンズは、ｘ−ｙ方向（すなわち、ｘ−ｙ平面は、半導体デバイスが上に製造される下層の基板の面に平行である）にＦＩＢビームをラスタ走査するために用いられてよい。イオンビーム電流は、ミリングされる段の所望の大きさおよびエッチングされる材料の組成に応じて変更されてよい。図３Ｂは、ＦＩＢ装置によってミリングされた段を示す様々な断面の印Ａ〜Ｆを示す。しかしながら、ＦＩＢ装置は、一度に数十から数百ナノメートルの段をミリングすることができるため、当業者であれば、少数または非常に多数の段が以下の開示において利用されてよいことがわかる。
【００２９】
各段がミリングされた後、走査型電子顕微鏡ビーム３１１が、ミリングされて露出した断面を走査するよう方向付けられる。斜めのＳＥＭビームが必要ないため、トップダウンＣＤ−ＳＥＭを容易にこの段に用いることが可能であり、それによって、各断面の測定精度のレベルが高くなる。
【００３０】
トップダウンＳＥＭを用いるだけでよいため、イオンミリングによる任意のトンネル効果または注入効果が軽減される。したがって、上述した従来技術の有害なカーテニング効果は、エッジ境界の決定に対して、例えあったとしてもほとんど影響を持たないため、さらに確実に、断面フィーチャの正確なサイズ決定を行うことができる。さらに、すべての画像化が比較的平面的である（すなわち、三次元画像スキャンが必要ない）ため、低い加速電圧がＳＥＭに印加されてよく、したがって、非導電性フィーチャを画像化する場合に、帯電効果を最小化または排除することができる。別の利点は、任意のフィーチャの側壁ラフネスが、トップダウンＳＥＭによって各段で画像化されることである。したがって、製造中のフィーチャの形成の漸進的な情報が収集されてよい。
【００３１】
図４および図３Ｂによると、様々な断面ＳＥＭ画像４００は、図３Ｂのイオンミリングによって露出された複数の段の各々に対応している。断面ＳＥＭ画像４００からわかるように、特に断面Ｄ−Ｄから断面Ｆ−Ｆを参照すると、ビア３０５Ａの下側部分３０５Ｂにおける湾曲が、容易に認識できる。画像化されたビア３０５Ａの断面は各々、トップダウンＳＥＭビーム３１１によって画像化されているため、湾曲は、ビア３０５Ａに対するＳＥＭビームの向きにかかわらず常に現れる。したがって、湾曲効果を画像化する際に、フィーチャの位置合わせは必要ない。
【００３２】
対照的に、従来技術は、画像を捉える角度によっては、任意の湾曲効果を完全に見過ごす可能性がある。例えば、図３Ｂのビア３０５Ａが、従来のミリングおよび側方からの画像化技術を用いて左側から画像化された場合、湾曲効果は発見されないだろう。さらに、ビア３０５Ａは、短縮が起こる（すなわち、ビア３０５Ｂの左側の側壁プロファイルが、基準中心線３０７と交差する）ために、（カーテニング効果がないと仮定しても）従来技術では長さについて不正確に特徴付けられる。ビア３０５Ａの真の底部は、さらなるミリングなしには見つからないだろう。
【００３３】
図５は、ビア３０５Ａ（図３Ｂ）の二次元再構成５００の例を示している。断面ＳＥＭ画像４００（図４）の各々が順番に配置されることで、ビア３０５Ａの断面全体を提供している。二次元再構成５００は、断面ＳＥＭ画像４００からすべてのデータが得られるため、様々な角度からビア３０５Ａを表示するように回転されてもよい。さらに、三次元再構成５５０が、同様の方法で構築されてよい。再構成５００、５５０の各々は、画像化されたフィーチャの解析のための測定の要件に応じて、立体モデリングされてもよい。再構成５００、５５０を形成するために、かかる画像を結合、回転、および、立体モデリングするためのソフトウェアは、当業者に周知である。
【００３４】
以上、本発明について、具体的な実施形態を参照しつつ説明した。しかしながら、添付の特許請求の範囲の精神と範囲から逸脱することなく、様々な変形例および変更例が可能であることは、当業者にとって明らかである。
【００３５】
例えば、特定の実施形態は、用いられている材料のタイプおよび層をいくつか記載している。当業者であれば、これらの材料および層が柔軟なものであり、三次元画像化方法の新規な性質を説明するためだけに、例示の目的で本明細書に示したものであるとわかる。さらに、当業者であれば、本明細書に記載の技術および方法が任意の種類の構造に適用されてよいとわかる。半導体のビアフィーチャに対する適用は、当業者が本発明の様々な実施形態を記載する助けとなるように、単に一例として用いたものである。
【００３６】
さらに、当業者であれば、本明細書に開示された情報から、イオンミリング以外の他のタイプのミリング装置が用いられてもよいとわかる。例えば、材料は、レーザアブレーション装置によって段階的に除去されてもよい。
【００３７】
また、ＳＥＭ以外の多くの解析ツールが、フィーチャの画像化に用いられてもよい。例えば、フィーチャが保護材料で満たされない場合、光学式表面形状測定装置、原子間力顕微鏡、または、他の機械的プロファイリング装置など、多くのデバイスを、フィーチャの画像化に利用できる。フィーチャが満たされる場合でも、ラマン分光法または角度分解光散乱法などの散乱技術が、連続的なレベルすなわち切削面においてフィーチャを画像化するために用いられてよい。
【００３８】
さらに、半導体という用語は、本記載を通して、データストレージ、フラットパネルディスプレイなどの分野またはその他の分野を含むものと解釈されるべきである。これら実施形態および様々な他の実施形態はすべて、本発明の範囲内に含まれる。したがって、明細書および図面は、限定ではなく例示を意図したものであると見なされる。例えば、本発明は、以下の適用例としても実施可能である。
［適用例１］加工済みフィーチャの断層像をつくる方法であって、
前記加工済みフィーチャに近接する表面をミリングする工程であって、前記表面は、前記フィーチャが位置する層と実質的に平行にミリングされる工程と、
前記ミリングされた表面と実質的に垂直な方向の位置から前記加工済みフィーチャを画像化し、複数の断面画像の内の第１の断面画像を生成する工程と
を備える方法。
［適用例２］適用例１に記載の方法であって、さらに、
前記フィーチャの高さ全体に沿って、前記ミリング工程および画像化工程を繰り返す工程と、
前記複数の断面画像の各々を、前記加工済みフィーチャの表現に再構成する工程と
を備える方法。
［適用例３］適用例２に記載の方法であって、さらに、前記加工済みフィーチャを二次元表現として再構成する工程を備える方法。
［適用例４］適用例２に記載の方法であって、さらに、前記加工済みフィーチャを三次元表現として再構成する工程を備える方法。
［適用例５］適用例１に記載の方法であって、さらに、集束イオンビーム装置によって前記ミリング工程を実行するよう選択する工程を備える方法。
［適用例６］適用例１に記載の方法であって、さらに、レーザアブレーション装置によって前記ミリング工程を実行するよう選択する工程を備える方法。
［適用例７］適用例１に記載の方法であって、さらに、走査型電子顕微鏡によって前記画像化工程を実行するよう選択する工程を備える方法。
［適用例８］適用例７に記載の方法であって、さらに、前記走査型電子顕微鏡として、側長トップダウン走査型電子顕微鏡を選択する工程を備える方法。
［適用例９］適用例１に記載の方法であって、さらに、光散乱装置によって前記画像化工程を実行するよう選択する工程を備える方法。
［適用例１０］適用例１に記載の方法であって、さらに、プロファイリング装置によって前記画像化工程を実行するよう選択する工程を備える方法。
［適用例１１］適用例１に記載の方法であって、さらに、前記フィーチャの任意の開口部を、前記フィーチャが加工された前記層を構成する材料と異なる材料で満たすことによって、前記加工済みフィーチャを保護する工程を備える方法。
［適用例１２］１または複数の加工済みフィーチャの画像を生成する方法であって、
前記１または複数のフィーチャの断面を繰り返し生成する工程であって、前記１または複数の加工済みフィーチャに近接する表面をイオンミリングする工程を含み、前記表面は、前記フィーチャが位置する層と実質的に平行にミリングされる工程と、
前記１または複数の加工済みフィーチャのトップダウン画像化を実行し、複数の断面画像を生成する工程と
を備える方法。
［適用例１３］適用例１２に記載の方法であって、さらに、前記複数の断面画像の各々を、前記加工済みフィーチャの表現に再構成する工程を備える方法。
［適用例１４］適用例１２に記載の方法であって、さらに、走査型電子顕微鏡によって前記画像化工程を実行するよう選択する工程を備える方法。
［適用例１５］適用例１４に記載の方法であって、さらに、前記走査型電子顕微鏡として、側長走査型電子顕微鏡を選択する工程を備える方法。
［適用例１６］適用例１２に記載の方法であって、さらに、光散乱装置によって前記画像化工程を実行するよう選択する工程を備える方法。
［適用例１７］適用例１２に記載の方法であって、さらに、プロファイリング装置によって前記画像化工程を実行するよう選択する工程を備える方法。
［適用例１８］適用例１２に記載の方法であって、さらに、前記フィーチャの任意の開口部を、前記フィーチャが加工された前記層を構成する材料と異なる材料で満たすことによって、前記加工済みフィーチャを保護する工程を備える方法。
［適用例１９］１または複数の加工済みフィーチャの画像を生成する方法であって、
前記１または複数のフィーチャの断面を繰り返し生成する工程であって、前記１または複数の加工済みフィーチャに近接する表面をイオンミリングする工程を含み、前記表面は、前記フィーチャが位置する層と実質的に平行にミリングされる工程と、
走査型電子顕微鏡を用いて前記１または複数の加工済みフィーチャのトップダウン画像化を実行し、複数の断面画像を生成する工程と、
前記複数の断面画像の各々を、前記加工済みフィーチャの表現に再構成する工程と
を備える方法。
［適用例２０］適用例１９に記載の方法であって、さらに、前記加工済みフィーチャを三次元表現として再構成する工程を備える方法。
［適用例２１］適用例２０の方法であって、前記三次元表現は回転可能である方法。
［適用例２２］適用例１９に記載の方法であって、さらに、前記フィーチャの任意の開口部を、前記フィーチャが加工された前記層を構成する材料と異なる材料で満たすことによって、前記加工済みフィーチャを保護する工程を備える方法。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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