DE102006007039A1

DE102006007039A1 - Dreidimensionales Strukturanalysesystem

Info

Publication number: DE102006007039A1
Application number: DE102006007039A
Authority: DE
Inventors: Keiichi Tanaka; Akikazu Odawara
Original assignee: SII NanoTechnology Inc
Current assignee: Hitachi High Tech Science Corp
Priority date: 2005-03-02
Filing date: 2006-02-15
Publication date: 2006-09-14
Also published as: US20060198494A1; JP2006242664A

Abstract

Dreidimensionales Strukturanalysesystem, durch das die Energieauflösung bedeutend verbessert wird, eine ernergiearme Analyse erreicht wird und das Erkenntnisse über die Zusammensetzung einer Probenoberfläche mit hoher Genauigkeit ermöglicht. Das dreidimensionale Strukturanalysesystem umfasst einen Ionenstrahler zum Bestrahlen mindestens eines Teils einer Probe mit einem Ionenstrahl zur dreidimensionalen Bearbeitung der Probe, eine Elektronenkanone zum Bestrahlen der mittels des Ionenstrahls dreidimensional bearbeiteten Probe mit Elektronen, einen Röntgenstrahlendetektor zum Erfassen von Röntgenstrahlen von der mit Elektronen bestrahlten Probe und eine Zusammensetzungsanalysevorrichtung zum Durchführen einer Zusammensetzungsanalyse der Probe aufgrund eines Ergebnisses der Erfassung durch den Röntgenstrahlendetektor. Der Röntgenstrahlendetektor ist ein energiedispersiver supraleitender Röntgenstrahlendetektor.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein dreidimensionales Strukturanalysesystem mit einem Ionenstrahler zum Bestrahlen mindestens eines Teils einer Probe mit einem Ionenstrahl zur dreidimensionalen Bearbeitung der Probe und einer Elektronenkanone zum Bestrahlen der dreidimensional bearbeiteten Probe mit Elektronen.
Konventionell wurde die Möglichkeit eines Doppelstrahlsystems geprüft, mit einem Ionenstrahler zum Bestrahlen eines Teils einer Probe mit einem Ionenstrahl, um dadurch die Probe dreidimensional zu bearbeiten, und einer Elektronenkanone zum Beobachten der mit einem Ionenstrahl bearbeiteten dreidimensionalen Probe. Zur Elementaranalyse eines Abschnitts (bearbeiteten Abschnitts) einer mit einem Ionenstrahl bearbeiteten Probe wurde zusätzlich ein Röntgenstrahlendetektor verwendet, für den ein Siliziumdetektor benutzt wird.

In der JP-A-2002-151934 wird eine Technik betreffend ein Vakuumsystem vorgeschlagen, umfassend ein optisches System mit einem fokussierten Ionenstrahl, ein elektronenoptisches System, einen Manipulator sowie eine Manipulatorsteuervorrichtung zum Ansteuern des Manipulators unabhängig vom Stadium einer Waferprobe, wobei ein kleines Probenstück, das einen gewünschten Bereich einer Probe enthält, mittels Strahlbearbeitung mit geladenen Teilchen abgetrennt wird und das abgetrennte kleine Probenstück durch Verwendung des Manipulators ausgewählt wird.

Die Energieauflösung eines Röntgenstrahlendetektors, für den ein Siliziumdetektor benutzt wird, beträgt jedoch 130 eV oder mehr, so dass eine Zusammensetzungsanalyse in einem energiearmen Bereich (z.B. 5 kV oder weniger) unmöglich ist. Der Grund hierfür ist folgender. Die von leichten Elementen kommende K-Linie sowie die von schweren Elementen kommende L-Linie und M-Linie werden in einem energiearmen Bereich gemischt, und es ist notwendig, die Energieauflösung eines Röntgenstrahlendetektors zum Zwecke des Erreichens der Trennung dieser Peaks auf mindestens 30 eV oder weniger zu bringen. In der Vergangenheit war das Erreichen der Energieauflösung eines Röntgenstrahlendetektors von 130 eV oder weniger nicht möglich, so dass eine Trennung der in einem energiearmen Bereich gemischten K-Linie (L2'(K)) und L-Linie (L1'(L)) unmöglich war (s. 6). Deshalb war es erforderlich, sowohl leichte als auch schwere Elemente mit der K-Linie (L1'(K), (L2'(K)) zu analysieren. Um jedoch die K-Linie schwerer Elemente zu erzeugen, muss die Beschleunigungsspannung eines Elektronenstrahls auf 10 kV oder mehr erhöht werden.

Wie oben beschrieben, trat in der Vergangenheit das folgende Problem auf: Die Beschleunigungsspannung einer Elektronenkanone muss auf 10 kV oder mehr gebracht werden, um eine Elementaranalyse an einem Probenabschnitt, der sich aus der Bearbeitung der Probe mit einem Ionenstrahl ergibt, vorzunehmen, so dass die Energie von beschleunigten Elektronen einen Teil der Probe, auf den die Elektronen auftreffen, beschädigt.

In dem Fall, wo die Probe ein Isolator oder eine organische Schicht ist, wird die Probe aufgeladen, wenn die Beschleunigungsspannung eines Elektronenstrahls 10 kV oder mehr beträgt, wodurch das Bild unscharf wird. Um das Problem des Aufladens zu vermeiden ist es erforderlich, eine zur Analyse bestimmte Fläche mit einer leitfähigen Schicht zu beschichten. Insbesondere sind die folgenden Schritte notwendig: Bearbeiten der Probe mit einem Ionenstrahl, Beschichten eines Abschnitts der Isolierschicht, Bearbeiten der sich ergebenden Probe mit einem Ionenstrahl zur Analyse einer darunter liegenden Schicht, Beschichten eines erneut freigelegten Abschnitts mit einer leitfähigen Schicht, Durchführen einer Analyse, etc. Dies ist sehr zeitaufwendig. Ferner entsteht das folgende Problem, da die Probe mit einer Überzugsschicht bedeckt ist. Ein von der leitfähigen Schicht ausgehendes Signal wird zum selben Zeitpunkt der Zusammensetzungsanalyse erzeugt, wodurch die Analyse komplizierter wird.

Deshalb ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein dreidimensionales Strukturanalysesystem bereitzustellen, durch das die Energieauflösung bedeutend verbessert wird, eine energiearme Analyse erreicht wird, und das Erkenntnisse über die Zusammensetzung einer Probenoberfläche mit hoher Genauigkeit ermöglicht.

Ein dreidimensionales Strukturanalysesystem gemäß einigen erfindungsgemäßen Aspekten umfasst einen Ionenstrahler zum Bestrahlen mindestens eines Teils einer Probe mit einem Ionenstrahl zur dreidimensionalen Bearbeitung der Probe, eine Elektronenkanone zum Bestrahlen der mittels des Ionenstrahls dreidimensional bearbeiteten Probe mit Elektronen, einen Röntgenstrahlendetektor zum Erfassen von Röntgenstrahlen von der mit Elektronen bestrahlten Probe, und eine Zusammensetzungsanalysevorrichtung zum Durchführen einer Zusammensetzungsanalyse der Probe aufgrund eines Ergebnisses der Erfassung durch den Röntgenstrahlendetektor, wobei der Röntgenstrahlendetektor ein energiedispersiver supraleitender Röntgenstrahlendetektor ist.

Bei dem dreidimensionalen Strukturanalysesystem wird die mittels des Ionenstrahlers dreidimensional bearbeitete Probe mit Elektronen aus der Elektronenkanone bestrahlt. Im Ergebnis werden in der Probe erzeugte Röntgenstrahlen durch den Röntgenstrahlendetektor erfasst. Der Röntgenstrahlendetektor ist einer der Detektoren, für den Supraleitung angewendet wird. Derartige Röntgenstrahlendetektoren umfassen solche vom STJ-Typ (Superconducting Tunneling Junction) und solche vom Kalorimetertyp. Im Röntgenstrahlendetektor des STJ-Typs werden Cooper-Paare durch die Absorption von Röntgenstrahlen zerstört, um so Quasiteilchen zu erzeugen, woraufhin dann die Anzahl der Quasiteilchen gezählt wird. Beim Röntgenstrahlendetektor des Kalorimetertyps wird eine große Widerstandsänderung, die auftritt, wenn sich der Zustand von normalleitend zu supraleitend ändert, als Thermometer verwendet. Der Röntgenstrahlendetektor des STJ-Typs erzeugt eine größere Anzahl von Signalen beim Absorbieren von Photonen, die im Vergleich zum einem herkömmlichen Halbleiterdetektor eine bestimmte Energie aufweisen, so dass im Vergleich zum herkömmlichen Fall die Energieauflösung bedeutend verbessert werden kann. Deshalb kann die Beschleunigungsspannung von Elektronen, die von der Elektronenkanone abgegeben werden, im Vergleich zum herkömmlichen Fall bedeutend reduziert werden. Mit Bezug auf den Röntgenstrahlendetektor des Kalorimetertyps wird, wenn er Photonen mit einer bestimmten Energie absorbiert, im Inneren ein geringer Temperaturanstieg verursacht, und es kann eine große Widerstandsänderung unter der Bedingung erreicht werden, dass der Operationspunkt beim Übergang zur Supraleitung gehalten wird. Das Kalorimeter kann bei konstanter Spannung ein Großstromsignal als Antwort auf eine geringe Temperaturänderung erzeugen. Da das Kalorimeter durch Absenken der Betriebstemperatur auch ein Rauschen reduzieren kann, wird die supraleitende Übergangstemperatur so weit als möglich gesenkt. Im Ergebnis kann der SRA (Signal/Rausch-Abstand) erhöht werden, und die Energieauflösung kann im Vergleich zu einem herkömmlichen Fall bedeutend verbessert werden. Deshalb kann die Beschleunigungsspannung von Elektronen, die von der Elektronenkanone abgegeben werden, im Vergleich zum herkömmlichen Fall bedeutend reduziert werden. Wird die Beschleunigungsspannung verringert, wird der charakteristische röntgengenerierte Bereich auf einen Bereich nahe der Oberfläche eines Probenabschnitts beschränkt, und es wird eine Zusammensetzungsanalyse, deren Target im Vergleich zum herkömmlichen Fall weiter auf eine Probenoberfläche beschränkt wird, möglich. Wird ferner als supraleitender Röntgenstrahlendetektor ein energiedispersiver Röntgenstrahlendetektor verwendet, so können zwei oder mehr verschiedene Röntgenstrahlen über ein breites Energieband gleichzeitig erfasst werden. Dreidimensionale Bearbeitung bedeutet hier nicht die Bearbeitung einer Probe in zweidimensionaler Form, sondern das Abtragen einer gegebenen Stelle in einer Probenoberfläche in eine ungleichmäßige Form. Durch die dreidimensionale Bearbeitung einer Probe kann nicht nur die Zusammensetzung einer Oberfläche einer Probe, sondern auch die Zusammensetzung ihres Inneren erfasst und analysiert werden.

Es ist bevorzugt, dass in dem obigen dreidimensionalen Strukturanalysesystem eine Beschleunigungsspannung der von der Elektronenkanone abgestrahlten Elektronen zwischen 0,1 und 1,5 kV beträgt. Bei dem dreidimensionalen Strukturanalysesystem können mit einer Beschleunigungsspannung von 0,1 bis 5 kV nahezu sämtliche Elemente analysiert werden, da ein leichtes Element die K-Linie erregen kann und ein schweres Element die L-Linie und die M-Linie erregen kann. Ferner ist die Energie eines Elektronenstrahls in einem derartigen Energiebereich hinreichend niedrig, so dass deshalb eine Beschädigung der Probe hinreichend niedrig gehalten werden kann. Insbesondere ermöglicht dieser Energiebereich die Beschränkung des charakteristischen röntgengenerierten Bereiches auf mehrere 10 bis mehrere 100 Nanometer, so dass hierdurch eine Zusammensetzungsanalyse nahe einer Probenoberfläche vorgenommen werden kann.

Es ist bevorzugt, dass in dem dreidimensionalen Strukturanalysesystem eine Energieauflösung des supraleitenden Röntgenstrahlendetektors 30 eV oder weniger beträgt.

Bei dem dreidimensionalen Strukturanalysesystem mit einer wie oben beschrieben erzeugten Energieauflösung können Zusammensetzungsanalysen selbst dann durchgeführt wer den, wenn die Beschleunigungsspannung der von der Elektronenkanone abgegebenen Elektronen 5 kV oder weniger beträgt. Beispielsweise können Si (Silizium) und W (Wolfram), welche für Halbleiter wichtige Stoffe darstellen, mit der K-Linie und der M-Linie analysiert werden.

Es ist bevorzugt, dass in dem dreidimensionalen Strukturanalysesystem die Probe mindestens einen Isolator ausgewählt aus der Gruppe einer Keramik, einer organischen Schicht, einer für einen Halbleiter verwendeten Isolierschicht und dergleichen enthält.

Bei dem dreidimensionalen Strukturanalysesystem kann durch Niedrighalten der Beschleunigungsspannung der von der Elektronenkanone abgegebenen Elektronen auf 5 kV oder weniger die Aufladung des Isolators reduziert werden. Dadurch kann unmittelbar nach der Bearbeitung durch einen Ionenstrahl eine Zusammensetzungsanalyse durchgeführt werden, ohne dass ein Arbeitsvorgang notwendig ist. Beträgt, wie in herkömmlichen Fällen, die Beschleunigungsspannung von Elektronen 10 kV oder mehr, um eine Zusammensetzungsanalyse des bearbeiteten Abschnitts nach der Bearbeitung des Isolators durchzuführen, ist es notwendig, die sich ergebende Probe mit einer leitfähigen Schicht zu beschichten, um eine Aufladung zu verhindern. Für diese Beschichtung sind, wie oben beschrieben, verschiedene Prozesse erforderlich. Erfindungsgemäß fällt die Notwendigkeit des Beschichtens mit einer leitfähigen Schicht jedoch weg. Ferner können verschiedene Vorgänge, die bei der Beschichtung involviert sind, wegfallen, so dass deshalb ein großer Aufwand an Arbeitsbelastung bedeutend verringert werden kann.

Ferner ist es bevorzugt, dass das dreidimensionale Strukturanalysesystem zusätzlich mindestens einen supraleitenden Röntgenstrahlendetektor umfasst, der mit dem oben beschriebenen supraleitenden Röntgenstrahlendetektor identisch ist.

Bei dem dreidimensionalen Strukturanalysesystem kann bei Bereitstellung von zwei oder mehreren supraleitenden Röntgenstrahlendetektoren, die mit den oben beschriebenen identisch sind, der Röntgenstrahlenerfassungsbereich zu dem Röntgenstrahlenerfassungsbereich im Falle eines vorgesehenen Detektors multipliziert mit der Anzahl der vorgesehenen Detektoren gemacht werden, und die Röntgenstrahlenzählrate kann erhöht werden. Die Zählrate ist hier die Anzahl von Röntgenstrahlen, die pro Sekunde gezählt werden kann.

Es ist ebenfalls bevorzugt, dass in dem dreidimensionalen Strukturanalysesystem der supraleitende Röntgenstrahlendetektor ein supraleitender Röntgenstrahlendetektor des Kalo rimetertyps ist und dass das Analysesystem mindestens sechs supraleitende Röntgenstrahlendetektoren enthält, die mit den oben beschriebenen supraleitenden Röntgenstrahlendetektoren insgesamt identisch sind.

Mit dem dreidimensionalen Strukturanalysesystem kann die Zählrate gleich der eines Halbleiterdetektors, welcher nach dem Stand der Technik ein Hochauflösungstyp ist, erreicht werden. Zusätzlich beträgt die Energieauflösung des supraleitenden Röntgenstrahlendetektor das Zehnfache oder mehr als die des Halbleiterdetektors und erreicht deshalb bei zeitgleichen Messungen eine Nachweisempfindlichkeit, die gegenüber dem Halbleiterdetektor das Zehnfache oder mehr beträgt. Insbesondere beträgt gemäß dem Stand der Technik die Impulszeitkonstante eines Kalorimeters ca. 100 μs, und die Zählrate, die von einem Detektor gezählt werden kann, beträgt 500 Zeichen pro Sekunde. Bei einer Anordnung von sechs Detektoren beträgt die Gesamtzählrate 3000 Zeichen pro Sekunde, was gleichbedeutend ist mit der Zählrate eines Halbleiterdetektors des Hochauflösungstyps.

Erfindungsgemäß kann die Energieauflösung bedeutend verbessert werden, und es kann einer energiearme Analyse erreicht werden. Deshalb kann die Zusammensetzung einer Probenoberfläche mit hoher Genauigkeit erkannt werden.
1 ist eine Schnittansicht eines wesentlichen Teils, der eine Ausgestaltung eines dreidimensionalen Strukturanalysesystems gemäß einer Ausführungsform nach der Erfindung darstellt,
2 ist eine schematische Schnittansicht, die das Funktionsprinzip des dreidimensionalen Strukturanalysesystems zeigt,
3 ist eine graphische Darstellung, die die Energieauflösung eines Röntgenstrahlendetektors gemäß der Ausführungsform und eines herkömmlichen zeigt,
4 ist eine graphische Darstellung, die das Verhältnis von Temperaturen und Widerständen auf einer zur Messung bestimmten Probe zeigt,
5 ist eine Darstellung, die eine Skizze einer Ausgestaltung eines supraleitenden Röntgenstrahlendetektors nach 1 zeigt, und
6 ist eine graphische Darstellung, die die Energieauflösung eines herkömmlichen Röntgenstrahlendetektors zeigt.
Im folgenden soll ein dreidimensionales Strukturanalysesystem gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform anhand der Zeichnungen erläutert werden.
1 ist eine Schnittansicht eines wesentlichen Teils, der eine Ausgestaltung des dreidimensionalen Strukturanalysesystems gemäß der Ausführungsform darstellt. Wie in 1 dargestellt, umfasst das dreidimensionale Strukturanalysesystem eine Ionenstrahlvorrichtung 20 zum Bestrahlen mindestens eines Teils einer Probe 7 mit einem Ionenstrahl zur dreidimensionalen Bearbeitung der Probe 7, eine Elektronenstrahlvorrichtung 30 zum Bestrahlen der durch einen Ionenstrahl dreidimensional bearbeiteten Probe 7 mit Elektronen, einen supraleitenden Röntgenstrahlendetektor 40 zur Erfassung von Röntgenstrahlen und einen Computer als Zusammensetzungsanalysevorrichtung zum Analysieren der Bestandteile der Probe 7.
Die Ionenstrahlvorrichtung 20 umfasst eine Ionenquelle 1, eine Kondensorlinse 2, eine Strahlaustastung 3, ein Objektiv 4 und eine X-Y-Ablenkelektrode 5. Die Probe 7 wird mit einem von der Ionenstrahlvorrichtung 20 gebündelten Ionenstrahl bestrahlt, wobei die Probe 7 dreidimensional bearbeitet wird.
Die Elektronenstrahlvorrichtung 30 enthält andererseits eine Elektronenkanone 8, eine Kondensorlinse 9, eine Strahlaustastung 10, ein Objektiv 11 und eine X-Y-Ablenkelektrode 12. Bei Bestrahlung der Probe 7 mit Elektronen durch die Elektronenstrahlvorrichtung 30 werden von der Probe 7 Röntgenstrahlen erzeugt.
Das dreidimensionale Strukturanalysesystem gemäß der Ausführungsform verwendet eine Strahlumschalteinheit 13 zur Umschaltung zwischen einem Ionenstrahlsystem und einem Elektronenstrahlsystem. Durch eine derartige Steuerung wird unterschieden, ob die von der Probe 7 emittierten Sekundärelektronen von der Ionenstrahlerregung oder der Elektronenstrahlerregung stammen, wobei ein abgetastetes Bild angezeigt werden kann. Das Ergebnis der Erfassung durch eine supraleitende Röntgenstrahlendetektionsvorrichtung 40 wird zur Kontrolle auf einer Bildanzeigevorrichtung 14 des Computers angezeigt. Die Ausgestaltung der supraleitenden Röntgenstrahlendetektionsvorrichtung 40 soll mit Bezugnahme auf die 5 erläutert werden. Während die hier gezeigte supraleitende Röntgenstrahlendetektionsvorrichtung vom Kalorimetertyp ist, kann sie auch vom STJ-Typ sein. In der folgenden Beschreibung wird von einer Vorrichtung des Kalorimetertyps ausgegangen. Wie in 5 gezeigt, umfasst der supraleitende Röntgenstrahlendetektor 40 einen Absorber 42 zum Absorbieren von Röntgenstrahlen, ein Thermometer 41 zum Erfassen einer geringfügigen Temperaturänderung, die im Absorber 42 verursacht wird, sowie eine thermische Verbindung 43 zum Freisetzen von im Absorber 42 und im Thermometer 41 erzeugter Wärme an ein Wärmebad 44. Das Thermometer 41 befindet sich in seinem konstanten Potentialzustand. Befindet sich die im Thermometer 41 erzeugte Joule'sche Wärme und die vom Thermometer 41 an das Wärmebad 44 freigesetzte Wärme in thermischem Gleichgewicht, so wird die Temperatur des Thermometers 41 im Bereich des Überganges zur Supraleitung gehalten (s. Bereich A in 4). Ihr Wärmeverhältnis ist im folgenden Ausdruck (1) wiedergegeben. P = G (T – TBad) (1),wobei P die im Thermometer erzeugte Joule'sche Wärme darstellt, G die Wärmeleitfähigkeit der thermischen Verbindung, T eine Übergangstemperatur und T_Bad die Temperatur des Wärmebades. In dem Fall, wo der Operationspunkt im Bereich des Übergangs zur Supraleitung gehalten wird, wenn die Temperatur des Thermometers 41 bei einer konstanten Spannung mit der Absorption der Röntgenstrahlen ansteigt, so steigt der Widerstandswert gemäß einer Übergangskurve. Ändert sich der Widerstand des Thermometers bei konstanter Spannung, so wird ein Stromimpuls δ1 erzeugt. Der Stromimpuls δ1 ist im folgenden Ausdruck (2) wiedergegeben. δ1 = δ(V/R) = –IδR/R = –IαδT/T (2),wobei α ein dimensionsloser Parameter ist, der die Steilheit des supraleitenden Übergangs zeigt, der im Vergleich zu einem herkömmlich verwendeten Halbleiterkalorimeter einen Wert erzielen kann, der das mehrere Zehnfache beträgt. Deshalb wird mit einem Kalorimeter, in dem ein Supraleiter Verwendung findet, ein größeres Impulssignal in bezug auf dieselbe Temperaturänderung δT erzielt. Wird die supraleitende Übergangstemperatur gezwungen, den absoluten Nullpunkt zu erreichen, kann ferner das Rauschen des Thermometers selbst verringert werden. Auf diese Weise kann der Signal/Rausch-Abstand vergrößert werden, und es kann somit die Energieauflösung im Vergleich zum Stand der Technik bedeutend verbessert werden. Deshalb kann die Beschleunigungsspannung von aus der Elektronenkanone 8 emittierten Elektronen im Vergleich zur herkömmlich verwendeten bedeutend reduziert werden.
Im folgenden soll die Funktionsweise des dreidimensionalen Strukturanalysesystems mit einer wie oben beschriebenen Ausgestaltung anhand der 2 beschrieben werden. Zunächst wird ein Bestrahlungsvorgang eines gegebenen Bereiches der Probe 7 mit einem Ionenstrahl LI durchgeführt, um so die Probe 7 bis zu einer gegebenen Tiefe abzutragen und das Innere der Probe freizulegen (dreidimensionale Bearbeitung). Als nächstes wird die Probe 7 durch die Elektronenstrahlvorrichtung 30 mit einem Elektronenstrahl LE bestrahlt, wodurch die bestrahlte Probe 7 Röntgenstrahlen abstrahlt. Bei diesem Vorgang kann die Beschleunigungsspannung des Elektronenstrahls im Vergleich zum herkömmlich verwendeten gesenkt werden. Deshalb wird ein charakteristischer röntgengenerierter Bereich auf einen Bereich nahe der Oberfläche eines Abschnittes der Probe 7 begrenzt, und es wird eine Zusammensetzungsanalyse ermöglicht, deren Target im Vergleich zum herkömmlichen Fall weiterhin auf eine Probenoberfläche eingeschränkt ist. Die erzeugten Röntgenstrahlen LX werden von dem supraleitenden Röntgenstrahlendetektor 40 zur Durchführung einer Zusammensetzungsanalyse der Probe 7 erfasst. Die Verwendung des supraleitenden Röntgenstrahlendetektors 40 wie oben beschrieben kann die Energieauflösung bedeutend verbessern. Deshalb ist es möglich, die K-Linie (L2(K)) und die L-Linie (L1(L)), die in einem energiearmen Bereich vermischt sind, zu trennen, im Gegensatz zum herkömmlichen Fall (s. 3).
Wie oben beschrieben kann die Energieauflösung mit dem dreidimensionalen Strukturanalysesystem gemäß der Ausführungsform bedeutend verbessert werden, und es kann eine energiearme Analyse erreicht werden. Deshalb kann die Zusammensetzung einer Probenoberfläche mit hoher Genauigkeit festgestellt werden.
Während die oben beschriebenen erfindungsgemäßen Angaben auf der Ausführungsform beruhen, versteht es sich, dass die erfindungsgemäßen Angaben nicht nur auf die Ausführungsform beschränkt sind. Beispielsweise kann das dreidimensionale Strukturanalysesystem weiterhin einen Sekundärelektronendetektor zum Erfassen von Sekundärelektronen umfassen, die durch die Bestrahlung einer Probe mit einem Elektronenstrahl oder Ionenstrahl erzeugt werden. Ferner kann es einen Sekundärionendetektor zum Erfassen von Ionen, die von einer Probe stammen, umfassen.
Die Beschleunigungsspannung von 0,1 kV bis 5 kV kann die Beschädigung einer Probe hinreichend gering halten. Insbesondere kann der Energiebereich den charakteristischen röntgengenerierten Bereich in einem Bereich von mehreren Zehn bis mehrere Hundert Nanometer einengen, und es kann somit eine Zusammensetzungsanalyse einer nahezu oberflächlichen Region einer Probe erfolgen und die Beschädigung der Probe durch einen Elektronenstrahl verhindert werden. In dieser Hinsicht ist die Analyse mit dem dreidi mensionalen Strukturanalysesystem gegenüber der herkömmlichen charakteristischen Röntgenstrahlanalyse bevorzugt. Insbesondere vom Standpunkt der Verringerung einer Beschädigung der Probe ist es zweckmäßig, dass das dreidimensionale Strukturanalysesystem bei Analysen eines Isolators und einer organischen Schicht angewendet wird.
Es ist bevorzugt, dass, selbst in dem Fall, wo die Beschleunigungsspannung von von der Elektronenkanone emittierten Elektronen bei oder unterhalb 5 kV gehalten wird, Analysen sämtlicher Bestandteile vorgenommen werden können, solange die Energieauflösung des supraleitenden Röntgenstrahlendetektors 30 eV oder weniger beträgt.
Selbst wenn die Probe mindestens einen Isolator enthält, z.B. eine Keramik, eine organische Schicht oder eine für einen Halbleiter verwendete Isolierschicht, ist mit dem dreidimensionalen Strukturbearbeitungssystem nach der Erfindung der Vorgang zur Sicherstellung elektrischer Leitfähigkeit unmittelbar nach der Ionenstrahlbearbeitung nicht erforderlich, und es kann eine Zusammensetzungsanalyse vorgenommen werden.
Sind ferner zwei oder mehrere supraleitende Röntgenstrahlendetektoren vorgesehen, die mit den oben beschriebenen identisch sind, so kann der Röntgenstrahlenerfassungsbereich zu dem Röntgenstrahlenerfassungsbereich im Falle eines vorgesehenen Detektors multipliziert mit der Anzahl der vorgesehenen Detektoren gemacht werden, und die Röntgenstrahlenzählrate kann erhöht werden. In dieser Hinsicht ist das dreidimensionale Strukturbearbeitungssystem bevorzugt.
Handelt es sich bei dem supraleitenden Röntgenstrahlendetektor um den eines Kalorimetertyps, ist es ferner bevorzugt, dass das dreidimensionale Strukturbearbeitungssystem mindestens sechs supraleitende Röntgenstrahlendetektoren umfasst, die identisch mit den oben beschriebenen supraleitenden Röntgenstrahlendetektoren sind. Ist das System derart angeordnet, kann die Zählrate erreicht werden, die äquivalent ist zu der eines Halbleiterdetektors, der gemäß dem Stand der Technik vom Hochauflösungstyp ist. Zusätzlich weist der supraleitende Röntgenstrahlendetektor eine Energieauflösung auf, die das Zehnfache oder mehr beträgt, als die des Halbleiterdetektors, und erreicht deshalb bei zeitgleichen Messungen eine Nachweisempfindlichkeit, die gegenüber dem Halbleiterdetektor das Zehnfache oder mehr beträgt.

Claims

Dreidimensionales Strukturanalysesystem, umfassend: einen Ionenstrahler zum Bestrahlen mindestens eines Teils einer Probe mit einem Ionenstrahl zur dreidimensionalen Bearbeitung der Probe, eine Elektronenkanone zum Bestrahlen der mittels des Ionenstrahls dreidimensional bearbeiteten Probe mit Elektronen, einen Röntgenstrahlendetektor zum Erfassen von Röntgenstrahlen von der mit Elektronen bestrahlten Probe, und eine Zusammensetzungsanalysevorrichtung zum Durchführen einer Zusammensetzungsanalyse der Probe aufgrund eines Ergebnisses der Erfassung durch den Röntgenstrahlendetektor, wobei der Röntgenstrahlendetektor ein energiedispersiver supraleitender Röntgenstrahlendetektor ist.
Dreidimensionales Strukturanalysesystem nach Anspruch 1, wobei eine Beschleunigungsspannung der von der Elektronenkanone abgestrahlten Elektronen 0,1 bis 5 kV beträgt.
Dreidimensionales Strukturanalysesystem nach Anspruch 2, wobei eine Energieauflösung des supraleitenden Röntgenstrahlendetektors 30 eV oder weniger beträgt.
Dreidimensionales Strukturanalysesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Probe mindestens einen Isolator ausgewählt aus der Gruppe einer Keramik, einer organischen Schicht, einer für einen Halbleiter verwendeten Isolierschicht und dergleichen enthält.
Dreidimensionales Strukturanalysesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, zusätzlich umfassend eine Vielzahl von supraleitenden Röntgenstrahlendetektoren.
Dreidimensionales Strukturanalysesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der supraleitenden Röntgenstrahlendetektor ein supraleitender Röntgenstrahlendetektor vom Kalorimetertyp ist, und das Analysesystem mindestens sechs der supraleitenden Röntgenstrahlendetektoren umfasst.