DE102020129976A1 - Method for removing material from an object using a particle beam device, computer program product, particle beam device for carrying out the method, and system with a particle beam device and a data memory - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abtragen von Material eines Objekts mit einem Teilchenstrahlgerät. Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt sowie ein Teilchenstrahlgerät, mit denen dieses Verfahren durchführbar ist. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Identifizieren eines Abtragungsbereichs am Objekt, an dem Material des Objekts mit dem Teilchenstrahl abgetragen werden soll; Festlegen einer Form des Abtragungsbereichs und/oder einer Abtragungstiefe des Abtragungsbereichs unter Verwendung einer Steuereinheit des Teilchenstrahlgeräts; Herstellen einer Datenverbindung der Steuereinheit des Teilchenstrahlgeräts mit einem Datenspeicher, der vom Teilchenstrahlgerät örtlich getrennt ist; Auswählen eines in dem Datenspeicher gespeicherten Steuerparameters in Abhängigkeit der festgelegten Form des Abtragungsbereichs und/oder der festgelegten Abtragungstiefe; Laden des ausgewählten Steuerparameters von dem Datenspeicher in die Steuereinheit; Ansteuern einer ansteuerbaren Einheit des Teilchenstrahlgeräts mittels der Steuereinheit unter Verwendung des ausgewählten Steuerparameters; sowie Abtragen des Materials des Objekts am Abtragungsbereich mit dem Teilchenstrahl unter Verwendung der mit dem Steuerparameter angesteuerten Einheit des Teilchenstrahlgeräts.The invention relates to a method for removing material from an object using a particle beam device. The invention also relates to a computer program product and a particle beam device with which this method can be carried out. The method comprises the following steps: identifying an ablation area on the object at which material of the object is to be ablated with the particle beam; Defining a shape of the ablation area and/or an ablation depth of the ablation area using a control unit of the particle beam device; Establishing a data connection of the control unit of the particle beam device with a data memory that is locally separate from the particle beam device; selecting a control parameter stored in the data memory depending on the defined shape of the excavation area and/or the defined excavation depth; loading the selected control parameter from the data store into the control unit; Controlling a controllable unit of the particle beam device by means of the control unit using the selected control parameter; and ablation of the material of the object in the ablation area with the particle beam using the unit of the particle beam device controlled with the control parameter.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abtragen von Material eines Objekts mit einem Teilchenstrahlgerät, das einen Teilchenstrahl mit geladenen Teilchen aufweist. Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt sowie ein Teilchenstrahlgerät, mit denen dieses Verfahren durchführbar ist. Das Teilchenstrahlgerät ist zum Abtragen von Material des Objekts ausgelegt. Beispielsweise ist das Teilchenstrahlgerät als Elektronenstrahlgerät und/oder als lonenstrahlgerät ausgebildet.The invention relates to a method for removing material from an object using a particle beam device that has a particle beam with charged particles. The invention also relates to a computer program product and a particle beam device with which this method can be carried out. The particle beam device is designed to remove material from the object. For example, the particle beam device is designed as an electron beam device and/or as an ion beam device.
Elektronenstrahlgeräte, insbesondere ein Rasterelektronenmikroskop (nachfolgend auch SEM genannt) und/oder ein Transmissionselektronenmikroskop (nachfolgend auch TEM genannt), werden zur Untersuchung von Objekten (Proben) verwendet, um Kenntnisse hinsichtlich der Eigenschaften und des Verhaltens unter bestimmten Bedingungen zu erhalten.Electron beam devices, in particular a scanning electron microscope (hereinafter also referred to as SEM) and/or a transmission electron microscope (hereinafter also referred to as TEM), are used to examine objects (samples) in order to obtain knowledge of the properties and behavior under certain conditions.
Bei einem SEM wird ein Elektronenstrahl (nachfolgend auch Primärelektronenstrahl genannt) mittels eines Strahlerzeugers erzeugt und durch ein Strahlführungssystem auf ein zu untersuchendes Objekt fokussiert. Mittels einer Ablenkeinrichtung wird der Primärelektronenstrahl über eine Oberfläche des zu untersuchenden Objekts geführt. Die Elektronen des Primärelektronenstrahls treten dabei in Wechselwirkung mit dem zu untersuchenden Objekt. Als Folge der Wechselwirkung entstehen Wechselwirkungsteilchen und/oder Wechselwirkungsstrahlung. Als Wechselwirkungsteilchen werden insbesondere Elektronen vom Objekt emittiert (sogenannte Sekundärelektronen) und Elektronen des Primärelektronenstrahls am Objekt zurückgestreut (sogenannte Rückstreuelektronen). Die Sekundärelektronen und die Rückstreuelektronen werden mit einem Teilchendetektor detektiert und zur Bilderzeugung verwendet. Man erhält somit eine Abbildung des zu untersuchenden Objekts. Als Wechselwirkungsstrahlung entsteht insbesondere Röntgenstrahlung und/oder Kathodolumineszenzlicht. Die Wechselwirkungsstrahlung wird mit einem Strahlungsdetektor detektiert und insbesondere zur Analyse des Objekts verwendet.In an SEM, an electron beam (also referred to below as a primary electron beam) is generated by a beam generator and focused on an object to be examined by a beam guidance system. The primary electron beam is guided over a surface of the object to be examined by means of a deflection device. The electrons of the primary electron beam interact with the object to be examined. As a result of the interaction, interaction particles and/or interaction radiation are produced. In particular, electrons are emitted by the object as interaction particles (so-called secondary electrons) and electrons of the primary electron beam are scattered back at the object (so-called backscattered electrons). The secondary electrons and the backscattered electrons are detected with a particle detector and used for image generation. An image of the object to be examined is thus obtained. X-rays and/or cathodoluminescent light, in particular, are produced as interaction radiation. The interaction radiation is detected with a radiation detector and used in particular to analyze the object.
Bei einem TEM wird ebenfalls ein Primärelektronenstrahl mittels eines Strahlerzeugers erzeugt und mittels eines Strahlführungssystems auf ein zu untersuchendes Objekt gerichtet. Der Primärelektronenstrahl durchstrahlt das zu untersuchende Objekt. Beim Durchtritt des Primärelektronenstrahls durch das zu untersuchende Objekt treten die Elektronen des Primärelektronenstrahls mit dem Material des zu untersuchenden Objekts in Wechselwirkung. Die durch das zu untersuchende Objekt hindurchtretenden Elektronen werden durch ein System bestehend aus einem Objektiv und einem Projektiv auf einem Leuchtschirm oder auf einem Detektor (beispielsweise einer Kamera) abgebildet. Die Abbildung kann dabei auch im Scan-Modus eines TEM erfolgen. Ein derartiges TEM wird in der Regel als STEM bezeichnet. Zusätzlich kann es vorgesehen sein, an dem zu untersuchenden Objekt zurückgestreute Elektronen und/oder von dem zu untersuchenden Objekt emittierte Sekundärelektronen mittels eines weiteren Detektors zu detektieren, um ein zu untersuchendes Objekt abzubilden.In a TEM, a primary electron beam is also generated by means of a beam generator and directed onto an object to be examined by means of a beam guidance system. The primary electron beam radiates through the object to be examined. When the primary electron beam passes through the object to be examined, the electrons of the primary electron beam interact with the material of the object to be examined. The electrons passing through the object to be examined are imaged by a system consisting of a lens and a projective lens on a fluorescent screen or on a detector (e.g. a camera). The imaging can also take place in the scan mode of a TEM. Such a TEM is usually referred to as a STEM. In addition, it can be provided that electrons scattered back from the object to be examined and/or secondary electrons emitted by the object to be examined can be detected by means of a further detector in order to image an object to be examined.
Ferner ist es aus dem Stand der Technik bekannt, Kombinationsgeräte zur Untersuchung von Objekten zu verwenden, bei denen sowohl Elektronen als auch Ionen auf ein zu untersuchendes Objekt geführt werden können. Beispielsweise ist es bekannt, ein SEM zusätzlich mit einer lonenstrahlsäule auszustatten. Mittels eines in der lonenstrahlsäule angeordneten lonenstrahlerzeugers werden Ionen erzeugt, die zur Präparation eines Objekts (beispielsweise Abtragen von Material des Objekts oder Aufbringen von Material auf das Objekt) oder auch zur Bildgebung verwendet werden. Das SEM dient hierbei insbesondere zur Beobachtung der Präparation, aber auch zur weiteren Untersuchung des präparierten oder unpräparierten Objekts.It is also known from the prior art to use combination devices for examining objects in which both electrons and ions can be guided onto an object to be examined. For example, it is known to additionally equip an SEM with an ion beam column. By means of an ion beam generator arranged in the ion beam column, ions are generated which are used for the preparation of an object (for example removing material from the object or applying material to the object) or for imaging. The SEM is used here in particular for observing the preparation, but also for further examination of the prepared or unprepared object.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, einen Abtragungsbereich am Objekt zu identifizieren, wobei an dem Abtragungsbereich Material des Objekts abgetragen werden soll. Ferner ist es bekannt, eine Form des Abtragungsbereichs und eine Abtragungstiefe des Abtragungsbereichs festzulegen. Ein Anwender stellt dann unter Heranziehung seines Fachwissens und/oder seiner Erfahrung an einer Steuereinheit Werte von Steuerparametern für Einheiten des Teilchenstrahlgeräts ein, um die gewünschte festgelegte Form des Abtragungsbereichs sowie die gewünschte festgelegte Abtragungstiefe zu erzielen. Als Steuerparameter wählt der Anwender Steuerparameter, welche Eigenschaften des Teilchenstrahlgeräts beeinflussen, beispielsweise einen Kippwinkel des Objekts in Bezug auf den Teilchenstrahl, die Ausdehnung des Teilchenstrahls am Objekt und/oder einen Weg des Teilchenstrahls, entlang dessen der Teilchenstrahl über das Objekt geführt wird. Weitere Eigenschaften, die durch Steuerparameter beeinflusst werden können, werden weiter unten näher erläutert.It is known from the prior art to identify a removal area on the object, material of the object to be removed in the removal area. Furthermore, it is known to define a shape of the area to be removed and a depth of removal of the area to be removed. Using his specialist knowledge and/or his experience, a user then sets values of control parameters for units of the particle beam device on a control unit in order to achieve the desired specified shape of the ablation area and the desired specified ablation depth. As control parameters, the user selects control parameters that influence properties of the particle beam device, for example a tilt angle of the object in relation to the particle beam, the extent of the particle beam on the object and/or a path of the particle beam along which the particle beam is guided over the object. Other properties that can be influenced by control parameters are explained in more detail below.
Von Nachteil ist hierbei, dass die Steuerparameter stets auf Basis des Wissens des Anwenders ausgewählt werden. Wenn der Anwender unerfahren ist und/oder das Objekt aus einem Material besteht, das dem Anwender unbekannt ist, kann diese Auswahl jedoch zur Erzielung der gewünschten Form des Abtragungsbereichs und der gewünschten Abtragungstiefe gegebenenfalls nicht ausreichend sein.The disadvantage here is that the control parameters are always selected on the basis of the knowledge of the user. However, if the user is inexperienced and/or the object is made of a material unfamiliar to the user, this selection may not be sufficient to achieve the desired ablation area shape and depth.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein Teilchenstrahlgerät anzugeben, mit denen eine gewünschte Form des Abtragungsbereichs und eine gewünschte Abtragungstiefe am Objekt unter Verwendung eines Teilchenstrahls erzielbar sind.The invention is therefore based on the object of specifying a method and a particle beam device with which a desired shape of the ablation area and a desired depth of ablation on the object can be achieved using a particle beam.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mittels eines Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ein Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode, der in einen Prozessor geladen ist oder ladbar ist und der bei Ausführung ein Teilchenstrahlgerät derart steuert, dass ein erfindungsgemäßes Verfahren durchgeführt wird, ist durch den Anspruch 7 gegeben. Ferner betrifft die Erfindung ein Teilchenstrahlgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 8 sowie ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 11. Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, den beigefügten Ansprüchen und/oder den beigefügten Figuren.According to the invention, this object is achieved by means of a method having the features of
Das erfindungsgemäße Verfahren dient einem Abtragen von Material eines Objekts mit einem Teilchenstrahlgerät, das einen Teilchenstrahl mit geladenen Teilchen aufweist. Beispielsweise wird ein Teilchenstrahl mit mindestens einem Teilchenstrahlerzeuger des Teilchenstrahlgeräts erzeugt. Der Teilchenstrahl weist geladene Teilchen auf. Beispielsweise sind die Teilchen Elektronen oder Ionen. Insbesondere ist es vorgesehen, dass der Teilchenstrahl auf das Objekt mit mindestens einer Objektivlinse geführt oder fokussiert wird. Aufgrund einer Wechselwirkung des Teilchenstrahls mit dem Objekt entsteht/entstehen Wechselwirkungsstrahlung und/oder Wechselwirkungsteilchen. Beispielsweise ist die Wechselwirkungsstrahlung Röntgenstrahlung und/oder Kathodolumineszenzlicht. Die Wechselwirkungsstrahlung kann mit mindestens einem Strahlungsdetektor detektiert werden. Die Wechselwirkungsteilchen sind beispielsweise vom Objekt emittierte Sekundärteilchen, insbesondere Sekundärelektronen, und/oder zurückgestreute Teilchen, insbesondere Rückstreuelektronen. Diese können mit mindestens einem Teilchendetektor detektiert werden.The method according to the invention serves to remove material from an object with a particle beam device that has a particle beam with charged particles. For example, a particle beam is generated with at least one particle beam generator of the particle beam device. The particle beam has charged particles. For example, the particles are electrons or ions. In particular, it is provided that the particle beam is guided or focused onto the object with at least one objective lens. Due to an interaction of the particle beam with the object, interaction radiation and/or interaction particles arise. For example, the interaction radiation is X-rays and/or cathodoluminescent light. The interaction radiation can be detected with at least one radiation detector. The interaction particles are, for example, secondary particles emitted by the object, in particular secondary electrons, and/or backscattered particles, in particular backscattered electrons. These can be detected with at least one particle detector.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
- - Identifizieren eines Abtragungsbereichs am Objekt, an dem Material des Objekts mit dem Teilchenstrahl abgetragen werden soll;
- - Festlegen einer Form des Abtragungsbereichs und/oder einer Abtragungstiefe des Abtragungsbereichs unter Verwendung einer Steuereinheit des Teilchenstrahlgeräts;
- - Herstellen einer Datenverbindung der Steuereinheit des Teilchenstrahlgeräts mit einem Datenspeicher, der vom Teilchenstrahlgerät örtlich getrennt ist;
- - Auswählen mindestens eines in dem Datenspeicher gespeicherten Steuerparameters in Abhängigkeit der festgelegten Form des Abtragungsbereichs und/oder der festgelegten Abtragungstiefe;
- - Laden des ausgewählten Steuerparameters von dem Datenspeicher in die Steuereinheit;
- - Ansteuern mindestens einer ansteuerbaren Einheit des Teilchenstrahlgeräts mittels der Steuereinheit unter Verwendung des ausgewählten Steuerparameters; sowie
- - Abtragen des Materials des Objekts am Abtragungsbereich mit dem Teilchenstrahl unter Verwendung der mit dem Steuerparameter angesteuerten Einheit des Teilchenstrahlgeräts.
- - Identifying a removal area on the object at which material of the object is to be removed with the particle beam;
- - defining a shape of the ablation area and/or an ablation depth of the ablation area using a control unit of the particle beam device;
- - Establishing a data connection of the control unit of the particle beam device with a data memory which is locally separate from the particle beam device;
- - selecting at least one control parameter stored in the data memory as a function of the specified shape of the excavation area and/or the specified excavation depth;
- - loading the selected control parameter from the data memory into the control unit;
- - Controlling at least one controllable unit of the particle beam device by means of the control unit using the selected control parameter; such as
- - Removal of the material of the object in the removal area with the particle beam using the controlled with the control parameter unit of the particle beam device.
Beispielsweise wird als Form des Abtragungsbereichs eine rechteckige Form gewählt. Die Erfindung ist aber auf die vorgenannte Form nicht eingeschränkt. Vielmehr kann bei der Erfindung jede Form des Abtragungsbereichs gewählt werden, welche für die Erfindung geeignet ist.For example, a rectangular shape is selected as the shape of the ablation area. However, the invention is not limited to the aforementioned form. Rather, any form of ablation area that is suitable for the invention can be selected in the case of the invention.
Die Abtragungstiefe des Abtragungsbereichs ist eine Ausdehnung des Abtragungsbereichs ausgehend von der Oberfläche des Objekts aus in Richtung des Materials des Objekts, also des Inneren des Objekts. Im Grunde definiert die Abtragungstiefe die Ausdehnung des Abtragungsbereichs von der Oberfläche des Objekts aus in das Material des Objekts, also das Innere des Objekts, hinein.The ablation depth of the ablation area is an extension of the ablation area starting from the surface of the object in the direction of the material of the object, ie the interior of the object. Basically, the ablation depth defines the extent of the ablation area from the surface of the object into the material of the object, i.e. the interior of the object.
Der Steuerparameter ist eine physikalische Größe, mit welcher die Einstellung der Einheit des Teilchenstrahlgeräts veränderbar ist, sodass eine Eigenschaft des Teilchenstrahlgeräts eingestellt und/oder beeinflusst wird. Der Steuerparameter dient beispielsweise der Einstellung und/oder der Beeinflussung mindestens einer der nachfolgend aufgezählten Eigenschaften des Teilchenstrahlgeräts:
- - Auswahl eines Teilchenstrahlerzeugers. Beispielsweise ist der Teilchenstrahlerzeuger als lonenstrahlerzeuger ausgebildet. Insbesondere kann der Teilchenstrahlerzeuger als Flüssigmetallionenstrahlerzeuger oder als Plasmaionenstrahlerzeuger ausgebildet sein;
- - ein Strom des Teilchenstrahls des Teilchenstrahlgeräts, wobei der Strom mit einer Strommesseinrichtung im Teilchenstrahlerzeuger oder mit einer Strommesseinrichtung, die dem Teilchenstrahlerzeuger nachgeschaltet ist, gemessen wird;
- - eine Ausdehnung des Teilchenstrahls am Objekt;
- - ein Kippwinkel des Objekts in Bezug auf den Teilchenstrahl, mit dem das Material abgetragen wird;
- - eine Abtragrate, wobei die Abtragrate ein Maß dafür ist, wieviel Material mit dem Teilchenstrahl pro einer wählbaren Zeiteinheit abgetragen wird;
- - eine Dosis des Teilchenstrahls, wobei die Dosis ein Maß dafür ist, wieviel geladene Teilchen auf einer wählbaren Fläche des Objekts während der wählbaren Zeiteinheit auftreffen;
- - ein Druck, welcher in einer Probenkammer des Teilchenstrahlgeräts herrscht, wobei das Objekt in der Probenkammer angeordnet ist;
- - ein Abstand, nämlich der Arbeitsabstand, zwischen der Objektivlinse des Teilchenstrahlgeräts und einer Oberfläche des Objekts;
- - ein Weg des Teilchenstrahls, entlang dessen der Teilchenstrahl über das Objekt gescannt wird;
- - eine Scanrichtung, in welcher der Teilchenstrahl entlang des Wegs geführt wird;
- - eine Verweildauer des Teilchenstrahls an einem ersten Scanpunkt des Objekts, bevor der Teilchenstrahl zu einem zweiten Scanpunkt des Objekts geführt wird;
- - ein Abstand zwischen zwei benachbarten Scanpunkten in einer ersten Richtung. Beispielsweise ist die erste Richtung die horizontale Richtung;
- - ein Abstand zwischen zwei benachbarten Scanpunkten in einer zweiten Richtung, wobei die zweite Richtung senkrecht zur ersten Richtung ausgerichtet ist. Beispielsweise ist die zweite Richtung die vertikale Richtung;
- - eine erste Wartezeit, die abgewartet wird, bevor der Teilchenstrahl von einer ersten Scanzeile zu einer zweiten Scanzeile geführt wird, um insbesondere Relaxationsprozesse zu kompensieren;
- - eine zweite Wartezeit, die abgewartet wird, bevor nach Erstellung einer ersten Abbildung des Objekts eine zweite Abbildung des Objekts erstellt wird, um insbesondere Relaxationsprozesse zu kompensieren; sowie
- - eine Defokussierung des Teilchenstrahls am Objekt, um thermische Effekte und/oder Aufladungseffekte zu kompensieren.
- - Selection of a particle beam generator. For example, the particle beam generator is designed as an ion beam generator. In particular, the particle beam generator can be designed as a liquid metal ion beam generator or as a plasma ion beam generator;
- - A current of the particle beam of the particle beam device, the current being measured with a current measuring device in the particle beam generator or with a current measuring device which is connected downstream of the particle beam generator;
- - an expansion of the particle beam at the object;
- - a tilt angle of the object in relation to the particle beam with which the material is removed;
- - A removal rate, the removal rate being a measure of how much material is removed with the particle beam per a selectable time unit;
- - a dose of the particle beam, the dose being a measure of how many charged particles impinge on a selectable area of the object during the selectable unit of time;
- - A pressure which prevails in a sample chamber of the particle beam device, the object being arranged in the sample chamber;
- - a distance, namely the working distance, between the objective lens of the particle beam device and a surface of the object;
- - a path of the particle beam, along which the particle beam is scanned over the object;
- - a scanning direction in which the particle beam is guided along the path;
- - a dwell time of the particle beam at a first scanning point of the object before the particle beam is guided to a second scanning point of the object;
- - a distance between two adjacent scan points in a first direction. For example, the first direction is the horizontal direction;
- - a distance between two adjacent scan points in a second direction, the second direction being oriented perpendicular to the first direction. For example, the second direction is the vertical direction;
- - A first waiting time, which is awaited before the particle beam is guided from a first scan line to a second scan line, in order in particular to compensate for relaxation processes;
- - A second waiting time, which is awaited before a second image of the object is created after the creation of a first image of the object, in order in particular to compensate for relaxation processes; such as
- - a defocusing of the particle beam on the object in order to compensate for thermal effects and/or charging effects.
Es wird explizit darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf die Verwendung von Steuerparametern zur Einstellung und/oder Beeinflussung der vorgenannten Eigenschaften des Teilchenstrahlgeräts eingeschränkt ist. Vielmehr können bei der Erfindung jegliche Steuerparameter zur Einstellung und/oder Beeinflussung von jeglichen Eigenschaften des Teilchenstrahlgeräts verwendet werden, welche für die Erfindung geeignet sind.It is explicitly pointed out that the invention is not limited to the use of control parameters for setting and/or influencing the aforementioned properties of the particle beam device. Rather, any control parameters that are suitable for the invention can be used in the invention for setting and/or influencing any properties of the particle beam device.
Die Erfindung weist den Vorteil auf, dass mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens Steuerparameter, welche in dem Datenspeicher gespeichert sind und von denen bereits bekannt ist, dass sie die Herstellung der festgelegten Form des Abtragungsbereichs und der festgelegten Abtragungstiefe am Objekt sicherstellen, zur Einstellung der Einheit oder der Einheiten des Teilchenstrahlgeräts verwendet werden. Im Grunde genommen umfasst der Datenspeicher eine Datenbank, welche Steuerparameter aufweist, von denen bekannt ist, dass bei Verwendung dieser Steuerparameter zur Ansteuerung der Einheit des Teilchenstrahlgeräts die festgelegte Form des Abtragungsbereichs und die festgelegte Abtragungstiefe am Objekt bei der Abtragung von Material des Objekts erzielt werden. Beispielsweise basieren die in dem Datenspeicher gespeicherten Steuerparameter auf Erfahrungswerten der Vergangenheit, wobei die Erfahrungswerte nicht nur ausschließlich von einem einzelnen Anwender stammen können, sondern beispielsweise von zahlreichen Anwendern, welche die ihnen bekannten Erfahrungswerte, welche zur Erzielung der festgelegten Form des Abtragungsbereichs und/oder der festgelegten Abtragungstiefe am Objekt verwendet wurden, gespeichert haben.The invention has the advantage that, by means of the method according to the invention, control parameters which are stored in the data memory and of which it is already known that they ensure the production of the specified shape of the ablation area and the specified ablation depth on the object, for setting the unit or the Units of the particle beam device are used. Basically, the data memory includes a database which has control parameters, of which it is known that when these control parameters are used to control the unit of the particle beam device, the specified shape of the ablation area and the specified ablation depth on the object are achieved when material of the object is ablated. For example, the control parameters stored in the data memory are based on empirical values from the past, whereby the empirical values cannot only come from a single user, but for example from numerous users who use the empirical values known to them, which are necessary to achieve the specified shape of the removal area and/or the specified ablation depth on the object have been saved.
Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die Datenverbindung über das Internet und/oder ein Intranet hergestellt wird. Beispielsweise erfolgt die Datenverbindung drahtlos und/oder über eine physische Datenleitung, insbesondere ein Kabel.In one embodiment of the method according to the invention, it is additionally or alternatively provided that the data connection is established via the Internet and/or an intranet. For example, the data connection is wireless and/or via a physical data line, in particular a cable.
Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass der Steuerparameter geändert wird und der geänderte Steuerparameter in Abhängigkeit der festgelegten Form des Abtragungsbereichs und/oder der festgelegten Abtragungstiefe in dem Datenspeicher gespeichert wird. Diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist insbesondere dann von Vorteil, wenn absehbar ist, dass die festgelegte Form des Abtragungsbereichs und/oder die festgelegte Abtragungstiefe aus irgendeinem Grund nicht oder nur unzureichend erzielbar ist/sind. In diesem Falle wird der Steuerparameter derart geändert, dass die festgelegte Form des Abtragungsbereichs und/oder die festgelegte Abtragungstiefe erzielbar ist/sind. Der geänderte Steuerparameter wird dann in dem Datenspeicher gespeichert, damit dieser geänderte Steuerparameter bei einer späteren Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden kann.In a further embodiment of the method according to the invention, it is additionally or alternatively provided that the control parameter is changed and the changed control parameter is stored in the data memory as a function of the defined shape of the removal area and/or the defined removal depth. This embodiment of the method according to the invention is particularly advantageous when it is foreseeable that the specified shape of the ablation area and/or the specified ablation depth cannot be achieved or can only be achieved insufficiently for any reason. In this case, the control parameter is changed in such a way that the specified shape of the ablation area and/or the specified ablation depth is/are achievable. The changed control parameter is then stored in the data memory so that this changed control parameter can be used later of the method according to the invention can be used.
Bei einer noch weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass der Steuerparameter ein erster Steuerparameter ist, wobei die ansteuerbare Einheit des Teilchenstrahlgeräts eine ansteuerbare erste Einheit des Teilchenstrahlgeräts ist und wobei das Verfahren ferner die folgenden Schritte umfasst:
- - Auswählen mindestens eines in dem Datenspeicher gespeicherten zweiten Steuerparameters in Abhängigkeit der festgelegten Form des Abtragungsbereichs und/oder der festgelegten Abtragungstiefe;
- - Laden des ausgewählten zweiten Steuerparameters von dem Datenspeicher in die Steuereinheit;
- - Ansteuern der ersten Einheit und/oder mindestens einer ansteuerbaren zweiten Einheit des Teilchenstrahlgeräts mittels der Steuereinheit unter Verwendung des zweiten Steuerparameters; sowie
- - Abtragen des Materials des Objekts am Abtragungsbereich mit dem Teilchenstrahl unter Verwendung der mit dem zweiten Steuerparameter angesteuerten ersten Einheit des Teilchenstrahlgeräts und/oder der zweiten Einheit des Teilchenstrahlgeräts.
- - selecting at least one second control parameter stored in the data memory as a function of the specified shape of the excavation area and/or the specified excavation depth;
- - loading the selected second control parameter from the data memory into the control unit;
- - Controlling the first unit and/or at least one controllable second unit of the particle beam device by means of the control unit using the second control parameter; such as
- - Removal of the material of the object in the removal area with the particle beam using the first unit of the particle beam device controlled with the second control parameter and/or the second unit of the particle beam device.
Der zweite Steuerparameter ist eine physikalische Größe, mit welcher die Einstellung der ersten Einheit und/oder der zweiten Einheit des Teilchenstrahlgeräts veränderbar ist, sodass eine Eigenschaft des Teilchenstrahlgeräts eingestellt und/oder beeinflusst wird. Der zweite Steuerparameter dient beispielsweise der Einstellung und/oder der Beeinflussung mindestens einer der weiter oben aufgezählten Eigenschaften des Teilchenstrahlgeräts.The second control parameter is a physical variable with which the setting of the first unit and/or the second unit of the particle beam device can be changed, so that a property of the particle beam device is set and/or influenced. The second control parameter is used, for example, to set and/or influence at least one of the properties of the particle beam device listed above.
Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass als geladene Teilchen Ionen und/oder Elektronen verwendet werden.In one embodiment of the method according to the invention, it is additionally or alternatively provided that ions and/or electrons are used as charged particles.
Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass der Abtragungsbereich mittels Röntgenspektroskopie und/oder Massenspektroskopie (beispielsweise SIMS) untersucht wird. Dabei wird beispielsweise untersucht, ob das Material des Objekts an dem Abtragungsbereich einer Materialzusammensetzung entspricht, die man untersuchen möchte. Zusätzlich ist es vorgesehen, den Steuerparameter in Abhängigkeit der bei der Untersuchung festgestellten Materialzusammensetzung auszuwählen. Somit wird derjenige Steuerparameter in die Steuereinheit geladen, mit dem für die ermittelte Materialzusammensetzung das Erzielen der festgelegten Form des Abtragungsbereichs und/oder der festgelegten Abtragungstiefe besonders gut möglich ist.In a further embodiment of the method according to the invention, it is additionally or alternatively provided that the ablation area is examined by means of X-ray spectroscopy and/or mass spectroscopy (for example SIMS). In this case, for example, it is examined whether the material of the object in the ablation area corresponds to a material composition that one would like to examine. In addition, it is planned to select the control parameter depending on the material composition determined during the investigation. Thus, that control parameter is loaded into the control unit with which it is particularly possible to achieve the specified shape of the ablation area and/or the specified ablation depth for the determined material composition.
Bei einer noch weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass aus dem Datenspeicher ein beliebiger Steuerparameter geladen wird und in Abhängigkeit der festgelegten Form des Abtragungsbereichs und/oder der festgelegten Abtragungstiefe der Wert des Steuerparameters unter Verwendung des aus dem Datenspeicher geladenen Steuerparameters berechnet wird (beispielsweise durch Skalieren des aus dem Datenspeicher geladenen Steuerparameters), der zum Erzielen der festgelegten Form des Abtragungsbereichs und/oder der festgelegten Abtragungstiefe geeignet ist. Bei einer wiederum weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass für den Fall, dass in dem Datenspeicher kein Steuerparameter gespeichert ist, von dem bekannt ist, dass bei Verwendung dieses Steuerparameters die festgelegte Form des Abtragungsbereichs und/oder die festgelegte Abtragungstiefe erzielbar ist, ein Steuerparameter ausgewählt/geladen wird oder mehrere Steuerparameter ausgewählt/geladen werden, der/die eine Form des Abtragungsbereichs und/oder der Abtragungstiefe erzielt/erzielen, welche von der festgelegten Form des Abtragungsbereichs und der festgelegten Abtragungstiefe nur geringfügig abweichen. Beispielsweise liegt die Abweichung unter 2 %. Im Anschluss daran wird der Steuerparameter und/oder werden die Steuerparameter derart angepasst, dass die festgelegte Form des Abtragungsbereichs und/oder die festgelegte Abtragungstiefe erzielt werden kann.In yet another embodiment of the method according to the invention, it is additionally or alternatively provided that any control parameter is loaded from the data memory and, depending on the defined shape of the removal area and/or the defined removal depth, the value of the control parameter is loaded using the control parameter loaded from the data memory is calculated (e.g. by scaling the control parameter loaded from the data store) appropriate to achieve the specified shape of the excavation area and/or the specified excavation depth. In yet another embodiment of the method according to the invention, it is additionally or alternatively provided that, in the event that no control parameter is stored in the data memory, of which it is known that when this control parameter is used, the specified form of the ablation area and/or the specified ablation depth is achievable, a control parameter is selected/loaded or a plurality of control parameters are selected/loaded which achieve/achieve a shape of the excavation area and/or the excavation depth which differs only slightly from the defined shape of the excavation area and the defined excavation depth. For example, the deviation is less than 2%. Thereafter, the control parameter and/or the control parameters are/are adjusted in such a way that the defined shape of the removal area and/or the defined removal depth can be achieved.
Auch wenn das erfindungsgemäße Verfahren hinsichtlich der Abtragung von Material eines Objekts mit einem Teilchenstrahlgerät beschrieben wird, so kann das erfindungsgemäße Verfahren, das eines der vorstehenden oder nachstehenden Merkmale oder eine Kombination von mindestens zwei der vorstehenden oder nachstehenden Merkmale aufweist, zusätzlich oder alternativ in analoger Weise für eine Abscheidung von Material an dem oder auf dem Objekt verwendet werden.Even if the method according to the invention is described with regard to the removal of material from an object using a particle beam device, the method according to the invention, which has one of the above or below features or a combination of at least two of the above or below features, can additionally or alternatively be carried out in an analogous manner be used for a deposition of material on or on the object.
Auch wenn das erfindungsgemäße Verfahren mit Bezug auf einen Teilchenstrahl beschrieben wird, so kann das erfindungsgemäße Verfahren, das eines der vorstehenden oder nachstehenden Merkmale oder eine Kombination von mindestens zwei der vorstehenden oder nachstehenden Merkmale aufweist, zusätzlich oder alternativ in analoger Weise mit einem Laserstrahl durchführbar sein, wobei in diesem Fall nicht der Strom gemessen und eingestellt wird, sondern eine Intensität des Laserstrahls.Even if the method according to the invention is described with reference to a particle beam, the method according to the invention, which has one of the above or below features or a combination of at least two of the above or below features, can additionally or alternatively be carried out in an analogous manner with a laser beam , where in this case the current is not measured and is set, but an intensity of the laser beam.
Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode, der in einen Prozessor eines Teilchenstrahlgeräts ladbar ist oder geladen ist, wobei der Programmcode bei Ausführung in dem Prozessor das Teilchenstrahlgerät derart steuert, dass ein Verfahren mit mindestens einem der vorstehenden oder nachstehenden Merkmale oder mit einer Kombination von mindestens zwei der vorstehenden oder nachstehenden Merkmale ausgeführt wird.The invention also relates to a computer program product with a program code that can be loaded or is loaded into a processor of a particle beam device, the program code controlling the particle beam device when executed in the processor in such a way that a method with at least one of the above or following features or with a combination carried out by at least two of the above or below features.
Die Erfindung betrifft ferner ein Teilchenstrahlgerät zum Abtragen von Material eines Objekts. Das Objekt ist beispielsweise in einer Probenkammer des Teilchenstrahlgeräts angeordnet. Das Teilchenstrahlgerät weist mindestens einen Strahlerzeuger zur Erzeugung eines Teilchenstrahls mit geladenen Teilchen auf. Beispielsweise sind die geladenen Teilchen Elektronen oder Ionen. Ferner ist das Teilchenstrahlgerät mit mindestens einer Objektivlinse zur Fokussierung des Teilchenstrahls auf das Objekt versehen. Darüber hinaus weist das Teilchenstrahlgerät beispielsweise mindestens eine Scaneinrichtung zum Scannen des Teilchenstrahls über das Objekt auf. Ferner ist das erfindungsgemäße Teilchenstrahlgerät mit mindestens einem Detektor zur Detektion von Wechselwirkungsteilchen und/oder Wechselwirkungsstrahlung versehen, die aus einer Wechselwirkung des Teilchenstrahls mit dem Objekt resultieren/resultiert. Das erfindungsgemäße Teilchenstrahlgerät ist auch mit mindestens einer Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen eines Bilds und/oder eines Ergebnisses einer Analyse des Objekts versehen. Darüber hinaus weist das erfindungsgemäße Teilchenstrahlgerät mindestens eine Steuereinheit mit einem Prozessor auf, in den ein vorgenanntes Computerprogrammprodukt geladen ist.The invention also relates to a particle beam device for removing material from an object. The object is arranged in a sample chamber of the particle beam device, for example. The particle beam device has at least one beam generator for generating a particle beam with charged particles. For example, the charged particles are electrons or ions. Furthermore, the particle beam device is provided with at least one objective lens for focusing the particle beam onto the object. In addition, the particle beam device has, for example, at least one scanning device for scanning the particle beam over the object. Furthermore, the particle beam device according to the invention is provided with at least one detector for detecting interaction particles and/or interaction radiation which result/result from an interaction of the particle beam with the object. The particle beam device according to the invention is also provided with at least one display device for displaying an image and/or a result of an analysis of the object. In addition, the particle beam device according to the invention has at least one control unit with a processor into which an aforementioned computer program product is loaded.
Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Teilchenstrahlgeräts ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass der Strahlerzeuger als ein erster Strahlerzeuger ausgebildet ist, wobei der Teilchenstrahl als ein erster Teilchenstrahl mit ersten geladenen Teilchen ausgebildet ist und wobei die Objektivlinse als eine erste Objektivlinse zur Fokussierung des ersten Teilchenstrahls auf das Objekt ausgebildet ist. Ferner weist das Teilchenstrahlgerät mindestens einen zweiten Strahlerzeuger zur Erzeugung eines zweiten Teilchenstrahls mit zweiten geladenen Teilchen und mindestens eine zweite Objektivlinse zur Fokussierung des zweiten Teilchenstrahls auf das Objekt auf.In one embodiment of the particle beam device according to the invention, it is additionally or alternatively provided that the beam generator is designed as a first beam generator, the particle beam being designed as a first particle beam with first charged particles and the objective lens being a first objective lens for focusing the first particle beam the object is formed. Furthermore, the particle beam device has at least one second beam generator for generating a second particle beam with second charged particles and at least one second objective lens for focusing the second particle beam onto the object.
Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Teilchenstrahlgeräts ist es vorgesehen, dass das Teilchenstrahlgerät ein Elektronenstrahlgerät und/oder ein lonenstrahlgerät ist.In a further embodiment of the particle beam device according to the invention, it is provided that the particle beam device is an electron beam device and/or an ion beam device.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein System mit einem Teilchenstrahlgerät mit mindestens einem der vorstehenden oder nachstehenden Merkmale oder mit einer Kombination von mindestens zwei der vorstehenden oder nachstehenden Merkmale. Darüber hinaus weist das System einen vom Teilchenstrahlgerät örtlich getrennten Datenspeicher auf, in dem mindestens ein Steuerparameter gespeichert ist, der zur Ansteuerung einer Einheit des Teilchenstrahlgeräts verwendbar ist. Der Datenspeicher ist mit dem Teilchenstrahlgerät über eine Datenverbindung verbindbar. Wie oben dargestellt, wird die Datenverbindung beispielsweise über das Internet und/oder über ein Intranet bereitgestellt.The invention also relates to a system with a particle beam device with at least one of the above or below features or with a combination of at least two of the above or below features. In addition, the system has a data memory that is locally separate from the particle beam device and in which at least one control parameter is stored that can be used to control a unit of the particle beam device. The data memory can be connected to the particle beam device via a data connection. As shown above, the data connection is provided, for example, via the Internet and/or via an intranet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsformen mittels Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Teilchenstrahlgeräts; -
2 das Teilchenstrahlgerät gemäß der1 in einer weiteren schematischen Darstellung; -
3 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Systems mit einem Teilchenstrahlgerät und einem mit dem Teilchenstrahlgerät verbindbaren Datenspeicher; -
4 eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens; -
5 eine schematische Darstellung von weiteren Verfahrensschritten der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß der4 ; sowie -
6 eine schematische Darstellung von zusätzlichen Verfahrensschritten der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäßden 4 und 5 .
-
1 a schematic representation of an embodiment of a particle beam device; -
2 the particle beam device according to the1 in a further schematic representation; -
3 a schematic representation of an embodiment of a system with a particle beam device and a data memory that can be connected to the particle beam device; -
4 a schematic representation of a flow chart of an embodiment of the method according to the invention; -
5 a schematic representation of further process steps of the embodiment of the method according to theinvention 4 ; such as -
6 a schematic representation of additional process steps of the embodiment of the method according to theinvention 4 and5 .
Die Erfindung wird nun mittels eines Teilchenstrahlgeräts in Form eines Kombinationsgeräts, das eine Elektronenstrahlsäule und eine lonenstrahlsäule aufweist, näher erläutert. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Erfindung bei jedem Teilchenstrahlgerät, insbesondere bei jedem Elektronenstrahlgerät und/oder jedem lonenstrahlgerät eingesetzt werden kann.The invention will now be explained in more detail using a particle beam device in the form of a combination device that has an electron beam column and an ion beam column. It is expressly pointed out that the invention can be used in any particle beam device, in particular in any electron beam device and/or any ion beam device.
Es wird explizit darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht darauf eingeschränkt ist, dass die erste Teilchenstrahlsäule 2 als lonenstrahlsäule und die zweite Teilchenstrahlsäule 3 als Elektronenstrahlsäule ausgebildet ist. Vielmehr sieht die Erfindung auch vor, dass die erste Teilchenstrahlsäule 2 als Elektronenstrahlsäule und die zweite Teilchenstrahlsäule 3 als lonenstrahlsäule ausgebildet sein kann. Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass sowohl die erste Teilchenstrahlsäule 2 als auch die zweite Teilchenstrahlsäule 3 jeweils als lonenstrahlsäule ausgebildet sind.It is explicitly pointed out that the invention is not restricted to the fact that the first
Die erste Teilchenstrahlsäule 2 in Form der lonenstrahlsäule weist eine erste optische Achse 4 auf. Ferner weist die zweite Teilchenstrahlsäule 3 in Form der Elektronenstrahlsäule eine zweite optische Achse 5 auf. Die erste Teilchenstrahlsäule 2 ist zur zweiten Teilchenstrahlsäule 3 unter einem Winkel gekippt angeordnet. Der Winkel kann beispielsweise in einem Bereich von 50° bis 90° liegen. Die Erfindung ist aber nicht auf einen Winkel in dem vorgenannten Bereich eingeschränkt. Vielmehr kann jeder geeignete Wert für den Winkel gewählt werden.The first
Nachfolgend wird zunächst auf die zweite Teilchenstrahlsäule 3 in Form der Elektronenstrahlsäule eingegangen. Die zweite Teilchenstrahlsäule 3 weist einen zweiten Strahlerzeuger 6, eine erste Elektrode 7, eine zweite Elektrode 8 und eine dritte Elektrode 9 auf. Die erste Elektrode 7 weist die Funktion einer Suppressorelektrode auf, während die zweite Elektrode 8 die Funktion einer Extraktorelektrode aufweist. Die dritte Elektrode 9 ist als Anode ausgebildet und bildet gleichzeitig ein Ende eines Strahlführungsrohrs 10. Mittels des zweiten Strahlerzeugers 6 wird ein zweiter Teilchenstrahl in Form eines Elektronenstrahls erzeugt. Elektronen, die aus dem zweiten Strahlerzeuger 6 austreten, werden aufgrund einer Potentialdifferenz zwischen dem zweiten Strahlerzeuger 6 und der dritten Elektrode 9 auf Anodenpotential beschleunigt, beispielsweise im Bereich von 1 kV bis 30 kV. Der zweite Teilchenstrahl in Form des Elektronenstrahls durchläuft das Strahlführungsrohr 10 und wird auf das zu untersuchende Objekt 16 fokussiert. Hierauf wird weiter unten näher eingegangen.The second
Das Strahlführungsrohr 10 durchsetzt eine Kollimatoreinheit 11, welche eine erste Ringspule 12 und ein Joch 13 aufweist. Im Anschluss an die Kollimatoreinheit 11 sind vom zweiten Strahlerzeuger 6 in Richtung des Objekts 16 gesehen eine Lochblende 14 und ein erster Detektor 15 mit einer zentralen Öffnung 17 im Strahlführungsrohr 10 entlang der zweiten optischen Achse 5 angeordnet. Sodann verläuft das Strahlführungsrohr 10 durch eine Bohrung einer zweiten Objektivlinse 18. Die zweite Objektivlinse 18 dient der Fokussierung des zweiten Teilchenstrahls auf das Objekt 16. Hierzu weist die zweite Objektivlinse 18 eine Magnetlinse 19 und eine elektrostatische Linse 20 auf. Die Magnetlinse 19 ist mit einer zweiten Ringspule 21, einem inneren Polschuh 22 und einem äußeren Polschuh 23 versehen. Die elektrostatische Linse 20 weist ein Ende 24 des Strahlführungsrohrs 10 sowie eine Abschlusselektrode 25 auf. Das Ende 24 des Strahlführungsrohrs 10 und die Abschlusselektrode 25 bilden eine elektrostatische Verzögerungseinrichtung. Das Ende 24 des Strahlführungsrohrs 10 liegt gemeinsam mit dem Strahlführungsrohr 10 auf Anodenpotential, während die Abschlusselektrode 25 und das Objekt 16 auf einem gegenüber dem Anodenpotential niedrigerem Potential liegen. Auf diese Weise können die Elektronen des zweiten Teilchenstrahls auf eine gewünschte Energie abgebremst werden, die für die Untersuchung oder Abbildung des Objekts 16 gewünscht ist. Die zweite Teilchenstrahlsäule 3 weist zudem eine Scaneinrichtung 26 auf, durch die der zweite Teilchenstrahl abgelenkt und über das Objekt 16 gescannt werden kann.The
Zur Bildgebung werden mittels des im Strahlführungsrohr 10 angeordneten ersten Detektors 15 Sekundärelektronen und/oder Rückstreuelektronen detektiert, die aufgrund der Wechselwirkung des zweiten Teilchenstrahls mit dem Objekt 16 entstehen. Die von dem ersten Detektor 15 erzeugten Detektorsignale werden zur Bildgebung an eine Steuereinheit 101 übermittelt. Die Steuereinheit 101 ist auch mit der Scaneinrichtung 26 verbunden. Die Steuereinheit 101 steuert die Geschwindigkeit sowie die Richtung, mit welchen der zweite Teilchenstrahl über das Objekt 16 gescannt wird.For imaging, the
Das Objekt 16 ist auf einem Probenträger (nicht dargestellt) angeordnet, mit dem das Objekt 16 in drei zueinander senkrecht angeordneten Achsen (nämlich einer x-Achse, einer y-Achse und einer z-Achse) beweglich angeordnet ist. Zudem kann der Probenträger um zwei zueinander senkrecht angeordnete Rotationsachsen gedreht werden. Somit ist es möglich, das Objekt 16 in eine gewünschte Position zu bringen.The
Wie oben bereits erwähnt, ist mit dem Bezugszeichen 2 die erste Teilchenstrahlsäule in Form der lonenstrahlsäule gekennzeichnet. Die erste Teilchenstrahlsäule 2 weist einen ersten Strahlerzeuger 27 in Form einer lonenquelle auf. Der erste Strahlerzeuger 27 dient der Erzeugung eines ersten Teilchenstrahls in Form eines lonenstrahls. Ferner ist die erste Teilchenstrahlsäule 2 mit einer Extraktionselektrode 28 und einem Kollimator 29 versehen. Entlang der ersten optischen Achse 4 in Richtung des Objekts 16 ist dem Kollimator 29 eine variable Blende 30 nachgeschaltet. Mittels einer ersten Objektivlinse 31 in Form von Fokussierlinsen wird der erste Teilchenstrahl auf das Objekt 16 fokussiert. Scanelektroden 32 sind vorgesehen, um den ersten Teilchenstrahl über das Objekt 16 zu scannen.As already mentioned above, the
Beim Auftreffen des ersten Teilchenstrahls auf das Objekt 16 tritt der erste Teilchenstrahl mit dem Material des Objekts 16 in Wechselwirkung. Beispielsweise wird Material von dem Objekt 16 abgetragen.When the first particle beam impinges on the
Das Teilchenstrahlgerät 1 weist zusätzlich zu dem ersten Detektor 15 noch einen weiteren Detektor auf, nämlich den zweiten Detektor 103 (vgl.
Darüber hinaus ist in der Probenkammer 100 ein dritter Detektor in Form eines Strahlungsdetektors 104 angeordnet. Mit dem Strahlungsdetektor 104 wird Wechselwirkungsstrahlung, die bei einer Wechselwirkung des Elektronenstrahls und/oder des lonenstrahls mit dem Material des Objekts 16 entsteht, detektiert. Beispielsweise ist die Wechselwirkungsstrahlung Röntgenstrahlung, welche insbesondere zur Röntgenspektroskopie verwendet wird. Ferner ist die Wechselwirkungsstrahlung beispielsweise Kathodolumineszenzlicht.In addition, a third detector in the form of a
Die Steuereinheit 101 weist einen Prozessor 102 auf. In dem Prozessor 102 ist ein Computerprogrammprodukt geladen, welches bei Ausführung in dem Prozessor 102 das Teilchenstrahlgerät 1 derart steuert, dass es Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens durchführt. Dies wird weiter unten näher erläutert.The
Jeder Steuerparameter ist eine physikalische Größe, mit welcher die Einstellung mindestens einer der oben genannten Einheiten des Teilchenstrahlgeräts 1, die hinsichtlich des Teilchenstrahlgeräts 1 erläutert wurden, veränderbar ist, sodass mindestens eine Eigenschaft des Teilchenstrahlgeräts 1 eingestellt und/oder beeinflusst wird. Der Steuerparameter dient beispielsweise der Einstellung und/oder der Beeinflussung mindestens einer der oben genannten aufgezählten Eigenschaften des Teilchenstrahlgeräts 1.Each control parameter is a physical variable with which the setting of at least one of the above-mentioned units of the
Nachfolgend wird eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand der
In einem Verfahrensschritt S1 erfolgt ein Einstellen des Stroms des lonenstrahls. Beispielsweise wird der Strom des lonenstrahls derart eingestellt, dass ein gewünschter Nennstrom des lonenstrahls und ein mit einer Strohmesseinrichtung (nicht dargestellt) gemessener tatsächlicher Strom des lonenstrahls nur ungefähr 5 % voneinander abweichen. Zusätzlich kann es bei dem Verfahrensschritt S1 vorgesehen sein, dass die Fokussierung des lonenstrahls sowie Stigmatoren (nicht dargestellt) der ersten Teilchenstrahlsäule 2 in Form der Ionenstrahlsäule eingestellt werden. Auch kann ein Versatz eines Bilds, der beim Umschalten zwischen einer Abbildung mit dem lonenstrahl und einer Abbildung mit dem Elektronenstrahl erfolgen kann, kleiner sein als der Durchmesser des lonenstrahls auf dem Objekt 16. Beispielsweise wird als Strommesseinrichtung ein Faraday-Becher verwendet, welcher eine Eingangsöffnung aufweist. Durch ein Zentrum der Eingangsöffnung verläuft eine euzentrische Achse. Idealerweise wird beim Umschalten zwischen der Abbildung mit dem lonenstrahl und der Abbildung mit dem Elektronenstrahl stets derselbe Bildausschnitt angezeigt.The current of the ion beam is set in a method step S1. For example, the current of the ion beam is adjusted in such a way that a desired nominal current of the ion beam and an actual current of the ion beam measured with a straw measuring device (not shown) deviate from one another by only approximately 5%. In addition, it can be provided in method step S1 that the focusing of the ion beam and stigmators (not shown) of the first
In einem Verfahrensschritt S2 erfolgt ein Messen des tatsächlichen Stroms des lonenstrahls mit der oben genannten Strommesseinrichtung, beispielsweise dem Faraday-Becher. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es vorgesehen, hierfür eine Stromesseinrichtung zu verwenden, die extern am Teilchenstrahlgerät 1 angeordnet ist. Durch dieses Messen und ein erneutes Einstellen des Stroms des Ionenstrahls ist es möglich, den Strom des lonenstrahls derart einzustellen, dass der gewünschte Nennstrom des lonenstrahls und der mit der Strommesseinrichtung (nicht dargestellt) gemessene tatsächliche Strom des lonenstrahls nur ungefähr 2 % oder nur ungefähr 0,5 % voneinander abweichen.In a method step S2, the actual current of the ion beam is measured using the above-mentioned current measuring device, for example the Faraday cup. In addition or as an alternative to this, it is provided to use a current measuring device for this purpose, which is arranged externally on the
Als Strommesseinrichtung, die in den oben genannten Verfahrensschritten verwendet wird, kann beispielsweise ein Faraday-Becher verwendet werden, dessen Eingangsöffnung einen Durchmesser von 50 µm aufweist. Eine Blende des Faraday-Bechers, an welcher die Eingangsöffnung angeordnet ist, ist beispielsweise aus Kupfer und/oder Molybdän bildet. Dieses Material ist sehr leitfähig. Ferner weist der Faraday-Becher eine Tiefe auf, die ungefähr zehnmal größer als der Durchmesser der Eingangsöffnung ist. Beispielsweise ist die Tiefe des Faraday-Bechers größer als 2 mm. Ein Blendenträger, an welcher die Blende angeordnet ist, ist beispielsweise aus Aluminium gebildet. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die Blende und der Blendenträger bündig abschließen. Der Faraday-Becher kann höhenverstellbar ausgebildet sein.As a current measuring device used in the above process steps, For example, a Faraday cup can be used, the entrance opening of which has a diameter of 50 μm. A screen of the Faraday cup, on which the inlet opening is arranged, is made of copper and/or molybdenum, for example. This material is very conductive. Furthermore, the Faraday cup has a depth approximately ten times greater than the diameter of the entrance aperture. For example, the depth of the Faraday cup is greater than 2mm. A panel carrier, on which the panel is arranged, is made of aluminum, for example. In particular, provision is made for the panel and the panel support to be flush. The Faraday cup can be height-adjustable.
Im Verfahrensschritt S3 erfolgt ein Identifizieren eines Abtragungsbereichs am Objekt 16. Am Abtragungsbereich soll Material des Objekts 16 mit dem Ionenstrahl abgetragen werden.In method step S3, an ablation area is identified on the
Im Verfahrensschritt S4 wird der Objekthalter derart eingestellt, dass das Objekt 16 hinsichtlich des lonenstrahls gekippt wird. Beispielsweise wird das Objekt 16 derart gekippt, dass ein streifender Einfall (also ein senkrechter Einfall) des Ionenstrahls auf das Objekt 16 ermöglicht wird.In method step S4, the object holder is adjusted in such a way that the
Im Verfahrensschritt S5 wird eine Röntgenspektroskopieuntersuchung im Abtragungsbereich des Objekts 16 durchgeführt. Hierzu wird der Elektronenstrahl auf den Abtragungsbereich des Objekts 16 geführt. Dabei wird untersucht, welche Materialzusammensetzung das Objekt 16 an dem Abtragungsbereich aufweist. Wie weiter unten näher erläutert wird, ist es zusätzlich vorgesehen, einen Steuerparameter in Abhängigkeit der bei der Untersuchung festgestellten Materialzusammensetzung auszuwählen.In method step S5, an X-ray spectroscopy examination is carried out in the ablation area of the
Im Verfahrensschritt S6 erfolgt ein Festlegen einer Form des Abtragungsbereichs und/oder einer Abtragungstiefe des Abtragungsbereichs unter Verwendung der Steuereinheit 101 des Teilchenstrahlgeräts 1. Beispielsweise wird als Form des Abtragungsbereichs eine rechteckige Form gewählt. Die Erfindung ist aber auf die vorgenannte Form nicht eingeschränkt. Vielmehr kann bei der Erfindung jede Form des Abtragungsbereichs gewählt werden, welche für die Erfindung geeignet ist. Wie oben bereits erwähnt, ist die Abtragungstiefe des Abtragungsbereichs eine Ausdehnung des Abtragungsbereichs ausgehend von der Oberfläche des Objekts 16 aus in Richtung des Materials des Objekts 16, also in das Innere des Objekts 16 hinein. Im Grunde definiert die Abtragungstiefe die Ausdehnung des Abtragungsbereichs von der Oberfläche des Objekts 16 aus in das Material des Objekts 16 hinein.In method step S6, a shape of the ablation area and/or an ablation depth of the ablation area is defined using the
Im Verfahrensschritt S7 erfolgt ein Herstellen der Datenverbindung 201 der Steuereinheit 101 des Teilchenstrahlgeräts 1 mit dem Datenspeicher 200, der vom Teilchenstrahlgerät 1 örtlich getrennt ist.In method step S7, the
Im Verfahrensschritt S8 erfolgt ein Auswählen mindestens eines in dem Datenspeicher 200 gespeicherten Steuerparameters oder mehrerer in dem Datenspeicher 200 gespeicherten Steuerparameter in Abhängigkeit der festgelegten Form des Abtragungsbereichs und/oder der festgelegten Abtragungstiefe. Die Auswahl erfolgt beispielsweise derart, dass Steuerparameter ausgewählt werden, von denen bereits bekannt ist, dass sie die Herstellung der festgelegten Form des Abtragungsbereichs und der festgelegten Abtragungstiefe am Objekt 16 sicherstellen. Zusätzlich ist es vorgesehen, den oder die Steuerparameter in Abhängigkeit der bei der Untersuchung festgestellten Materialzusammensetzung des Abtragungsbereichs auszuwählen, bei dem oder bei denen das Erzielen der festgelegten Form des Abtragungsbereichs und/oder der festgelegten Abtragungstiefe besonders gut möglich ist. Im Grunde genommen umfasst der Datenspeicher 200 eine Datenbank, welche Steuerparameter aufweist, von denen bekannt ist, dass bei Verwendung dieser Steuerparameter zur Ansteuerung von Einheiten des Teilchenstrahlgeräts 1 die festgelegte Form des Abtragungsbereichs und die festgelegte Abtragungstiefe am Objekt 16 erzielt werden. Beispielsweise basieren die in dem Datenspeicher 200 gespeicherten Steuerparameter auf Erfahrungswerten der Vergangenheit, wobei die Erfahrungswerte nicht nur ausschließlich von einem einzelnen Anwender stammen können, sondern beispielsweise von zahlreichen Anwendern, welche die ihnen bekannten Erfahrungswerte, welche zur Erzielung der festgelegten Form des Abtragungsbereichs und/oder der festgelegten Abtragungstiefe am Objekt 16 verwendet wurden, gespeichert haben. Auch werden Steuerparameter ausgewählt, mit denen bei Vorliegen der ermittelten Materialzusammensetzung das Erzielen der festgelegten Form des Abtragungsbereichs und/oder der festgelegten Abtragungstiefe besonders gut möglich ist.In method step S8, at least one control parameter stored in
Für den Fall, dass in dem Datenspeicher 200 kein Steuerparameter gespeichert ist, von dem bekannt ist, dass bei Verwendung dieses Steuerparameters die festgelegte Form des Abtragungsbereichs und/oder die festgelegte Abtragungstiefe erzielbar ist, wird ein Steuerparameter oder werden mehrere Steuerparameter ausgewählt, der/die eine Form des Abtragungsbereichs und/oder der Abtragungstiefe erzielt/erzielen, welche von der festgelegten Form und der festgelegten Abtragungstiefe nur geringfügig abweichen. Beispielsweise liegt die Abweichung unter 2 %.In the event that no control parameter is stored in the
Im Verfahrensschritt S9 wird/werden der/die ausgewählte(n) Steuerparameter von dem Datenspeicher 200 in die Steuereinheit 101 des Teilchenstrahlgeräts 1 geladen.In step S9, the selected control parameter(s) is/are removed from the
Im Verfahrensschritt S10 erfolgt ein Ansteuern mindestens einer der oben genannten Einheiten des Teilchenstrahlgeräts 1 durch die Steuereinheit 101 unter Verwendung des geladenen, zu der entsprechenden Einheit zugehörigen Steuerparameters oder unter Verwendung der geladenen, zu der entsprechenden Einheit zugehörigen Steuerparameter. Wie oben erläutert, ist jeder Steuerparameter eine physikalische Größe, mit welcher die Einstellung mindestens einer der oben genannten Einheiten des Teilchenstrahlgeräts 1, die hinsichtlich des Teilchenstrahlgeräts 1 erläutert wurden, veränderbar ist, sodass mindestens eine Eigenschaft des Teilchenstrahlgeräts 1 eingestellt und/oder beeinflusst wird. Der Steuerparameter oder die Steuerparameter dient/dienen beispielsweise der Einstellung und/oder der Beeinflussung mindestens einer der oben genannten aufgezählten Eigenschaften des Teilchenstrahlgeräts 1.In method step S10, at least one of the above-mentioned units of the
Im Verfahrensschritt S11 erfolgt ein Bestimmen der Anzahl der Scanpunkte, zu denen der lonenstrahl beim Scannen über den Abtragungsbereich des Objekts 16 geführt wird. Ferner erfolgt ein Bestimmen der Geschwindigkeit, mit welcher der lonenstrahl über den Abtragungsbereich des Objekts 16 gescannt wird (also die Scangeschwindigkeit).In method step S11, the number of scan points to which the ion beam is guided when scanning over the ablation area of the
Im Verfahrensschritt S12 erfolgt ein Abtragen des Materials des Objekts 16 am Abtragungsbereich mit dem lonenstrahl unter Verwendung der mit dem Steuerparameter/den Steuerparametern angesteuerten Einheit(en) des Teilchenstrahlgeräts 1.In method step S12, the material of
Die in der vorliegenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Sie kann im Rahmen der Ansprüche und unter Berücksichtigung der Kenntnisse des zuständigen Fachmanns variiert werden.The features of the invention disclosed in the present description, in the drawings and in the claims can be essential both individually and in any combination for the realization of the invention in its various embodiments. The invention is not limited to the embodiments described. It can be varied within the scope of the claims and taking into account the knowledge of the person skilled in the art.
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Teilchenstrahlgerätparticle beam device
- 22
- erste Teilchenstrahlsäule in Form einer lonenstrahlsäulefirst particle beam column in the form of an ion beam column
- 33
- zweite Teilchenstrahlsäule in Form einer Elektronenstrahlsäulesecond particle beam column in the form of an electron beam column
- 44
- erste optische Achsefirst optical axis
- 55
- zweite optische Achsesecond optical axis
- 66
- zweiter Strahlerzeugersecond beam generator
- 77
- erste Elektrodefirst electrode
- 88th
- zweite Elektrodesecond electrode
- 99
- dritte Elektrodethird electrode
- 1010
- Strahlführungsrohrbeam guide tube
- 1111
- Kollimatoreinheitcollimator unit
- 1212
- erste Ringspulefirst toroidal coil
- 1313
- Jochyoke
- 1414
- Lochblendepinhole
- 1515
- erster Detektorfirst detector
- 1616
- Objektobject
- 1717
- zentrale Öffnungcentral opening
- 1818
- zweite Objektivlinsesecond objective lens
- 1919
- Magnetlinsemagnetic lens
- 2020
- elektrostatische Linseelectrostatic lens
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- Ende des Strahlführungsrohrsend of the beam guiding tube
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- 2626
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- Kollimatorcollimator
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- Scanelektroden scanning electrodes
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- Verfahrensschritteprocess steps
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DE102020129976.1A DE102020129976A1 (en) | 2020-11-13 | 2020-11-13 | Method for removing material from an object using a particle beam device, computer program product, particle beam device for carrying out the method, and system with a particle beam device and a data memory |
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US20020079463A1 (en) | 2000-11-06 | 2002-06-27 | Hiroyasu Shichi | Method and apparatus for specimen fabrication |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
A. Yamada et al., A practical method for the remote control of the scanning electron microscope, Microscopy 52 (2003), S. 101 - 109 |
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