DE102009036701A1

DE102009036701A1 - Teilchenstrahlsystem und Untersuchungsverfahren hierzu

Info

Publication number: DE102009036701A1
Application number: DE102009036701A
Authority: DE
Inventors: Hubert Dr. Mantz; Rainer Arnold; Michael Dr. Albiez
Original assignee: Carl Zeiss NTS GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Microscopy GmbH
Priority date: 2009-08-07
Filing date: 2009-08-07
Publication date: 2011-03-03
Also published as: JP2011040384A; EP2282197A2; DE102009036701A8; US20110031215A1; US8450215B2; JP5584551B2; EP2282197A3; EP2282197B1; CN102072913B; CN102072913A

Abstract

Untersuchungsverfahren umfasst Fokussieren eines Teilchenstrahls auf eine Probe; Betreiben wenigstens eines nahe der Probe angeordneten Detektors; Zuordnen von von dem wenigstens einen Detektor ausgegebenen Detektionssignalen zu verschiedenen Intensitätsintervallen; Ermitteln wenigstens eines ersten Signalanteils, der auf auf den Detektor treffende Elektronen zurückgeht, in Abhängigkeit von den den Intensitätsintervallen zugeordneten Detektionssignalen; und Ermitteln wenigstens eines zweiten Signalanteils, welcher auf auf den Detektor treffende Röntgenstrahlung zurückgeht, in Abhängigkeit von den den Intensitätsintervallen zugeordneten Detektionssignalen.

Description

Bereich der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Teilchenstrahlsystem, welches mit einem Teilchenstrahl arbeitet, wobei der Teilchenstrahl insbesondere ein Elektronenstrahl oder ein Ionenstrahl sein kann. Die Erfindung betrifft auch ein Untersuchungsverfahren, um mit Hilfe eines Teilchenstrahls Information über eine Struktur einer zu untersuchenden Probe zu erlangen.
Kurze Beschreibung des verwandten Standes der Technik
Ein herkömmliches Teilchenmikroskop umfasst eine Teilchenstrahlquelle zur Erzeugung eines Primärteilchenstrahls und einen Elektronendetektor. Das Teilchenmikroskop kann eine Elektronenstrahlquelle als Teilchenquelle umfassen, um ein Elektronenmikroskop zu bilden, oder es kann eine Ionenquelle als Primärteilchenquelle umfassen, um ein Ionenmikroskop zu bilden. Es ist bekannt, ein Elektronenmikroskop mit einem Röntgendetektor zu kombinieren, um Röntgenstrahlung zu detektieren, welche durch den Primärteilchenstrahl an einer zu untersuchenden Probe erzeugt wird. Diese Röntgenstrahlung kann für einzelne Elemente charakteristische Röntgenstrahlung enthalten, so dass aus Detektionssignalen des Röntgendetektors auf in der Probe enthaltene Elemente geschlossen werden kann. Die Analyse der Röntgenstrahlung kann eine Analyse einer Energie von detektierten Röntgenquanten umfassen. Eine solche Art der Analyse wird herkömmlicherweise als energie-dispersive Röntgenspektroskopie (EDX, ”Energy Dispersive X-ray spectroscopy”) bezeichnet.
Ein herkömmliches Elektronenmikroskop, welches mit einem Röntgendetektor kombiniert ist, ist aus US 2006/0138325 A1 bekannt. Darin empfängt der Röntgendetektor Röntgenstrahlung, welche von einer Probe ausgeht und dort durch einen auf die Probe fokussierten Primärteilchenstrahl erzeugt wird. Da durch den Primärteilchenstrahl ebenfalls Sekundärelektronen erzeugt werden, welche von der Probe ausgehen, umfasst der Röntgendetektor eine Elektronenfalle, um zu verhindern, dass Sekundärelektronen in dem Röntgendetektor Detektionssignale auslösen, welche als vermeintliche Röntgensignale interpretiert werden. Die Elektronenfalle kann beispielsweise eine magnetische Elektronenfalle sein.
Bei herkömmlichen Kombinationen aus einem Elektronenmikroskop und einem Röntgendetektor wurde es als nachteilig empfunden, dass über den Röntgendetektor gewonnene Informationen und über den Elektronendetektor gewonnene Informationen zu einer Probe nicht mit einer gewünschten Präzision kombinierbar sind.
Überblick über die Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Untersuchungsverfahren unter Verwendung eines Teilchenstrahls und ein Teilchenstrahlsystem vorzuschlagen, mit welchen Informationen über eine zu untersuchende Probe sowohl über durch einen Teilchenstrahl erzeugte Röntgenstrahlung und über durch den Teilchenstrahl erzeugte Elektronen gewonnen werden kann.
Herkömmliche Teilchenstrahlsysteme weisen für die Detektion von Elektronen und für die Detektion von Röntgenstrahlung separate Detektoren auf. Hierbei können diese allerdings nicht so nahe wie gewünscht bei der Probe angeordnet werden, da die magnetische Elektronenfalle des Röntgendetektors die Fokussierung des Teilchenstrahls beeinträchtigt, und/oder ein eventuell dennoch nahe an der Probe angeordneter Röntgendetektor Bauraum beansprucht, der das Anbringen des Elektronendetektors nahe der Probe verhindert. Es war auch angedacht, einen Elektronendetektor und einen Röntgendetektor alternierend nahe der Probe anzuordnen und eine erste Untersuchung der Probe bei nahe daran angebrachtem Röntgendetektor vorzunehmen und eine zweite Untersuchung der Probe bei nahe daran angebrachtem Elektronendetektor vorzunehmen. Hier besteht dann das Problem, dass die beiden Detektoren den fokussierten Teilchenstrahl unterschiedlich beeinflussen, so dass es schwierig ist, die in den beiden Untersuchungen gewonnenen Informationen zur Struktur der Probe zusammenzuführen.
Gemäß Ausführungsformen der Erfindung ist vorgesehen, einen einzigen Detektor einzusetzen, welcher sowohl Elektronen als auch Röntgenstrahlen detektieren kann, und diesen Detektor nahe der Probe anzuordnen. Es wird damit das herkömmliche Prinzip aufgegeben, für die beiden Wege zur Gewinnung von Information über die Struktur der Probe, nämlich zum einen über die Detektion von Elektronen, welche durch den fokussierten Teilchenstrahl aus der Probe austreten, und die Detektion von Röntgenstrahlung, welche durch den fokussierten Teilchenstrahl in der Probe erzeugt wird, separate Detektoren vorzusehen. Statt dessen wird ein einziger Detektor eingesetzt, welcher sowohl Elektronen als auch Röntgenstrahlung detektieren kann und durch Röntgenstrahlung bzw. Elektronen ausgelösten Detektionsereignissen entsprechende Detektionssignale ausgibt. Durch eine Analyse einer größeren Zahl von Detektionssignalen ist es möglich, einen Anteil der Detektionssignale, welche auf Elektronen zurückgehen, von einem Anteil von Detektionssignalen zu trennen, welche auf Röntgenstrahlung zurückgehen.
Gemäß Ausführungsformen der Erfindung umfasst diese Analyse eine Untersuchung eines Intensitätsspektrums oder eines Energiespektrums der Detektionssignale.
Gemäß Ausführungsformen der Erfindung umfasst die Analyse ein Zuordnen von von dem Detektor ausgegebenen Detektionssignalen zu verschiedenen Intensitätsintervallen, ein Ermitteln wenigstens eines ersten Signalanteils, der auf auf den Detektor treffende Elektronen zurückgeht, in Abhängigkeit von den den Intensitätsintervallen zugeordneten Detektorsignalen, und ein Ermitteln wenigstens eines zweiten Signalanteils, welcher auf auf den Detektor treffende Röntgenstrahlung zurückgeht, in Abhängigkeit von den den Intensitätsintervallen zugeordneten Detektionssignalen.
Der Detektor ist hierbei so konfiguriert, dass von diesem ausgegebene Detektionssignale variable Intensitäten aufweisen, wobei die Intensität von einer Intensität des detektierten Ereignisses abhängt. Ist das detektierte Ereignis ein auf den Detektor treffendes Elektron, so unterscheiden sich die Intensitäten der Ereignisse aufgrund der unterschiedlichen kinetischen Energien der Elektronen, welche auf den Detektor treffen. Die Intensität des Detektionssignals repräsentiert somit die kinetische Energie des detektierten Elektrons. Ist das detektierte Ereignis das Auftreffen eines Röntgenquants auf den Detektor, so repräsentiert die Intensität des Detektionssignals die Energie des auftreffenden Röntgenquants.
Verschiedene Detektionssignale können sich hinsichtlich ihrer Intensität unterscheiden, indem sie, je nach Bauart des Detektors, an einem Ausgang des Detektors unterschiedliche elektrische Spannungen, unterschiedliche elektrische Ströme, unterschiedliche elektrische Widerstände, unterschiedliche elektrische Ladungsmengen oder dergleichen bewirken, welche durch eine elektronische Schaltung verstärkt, umgeformt und weiterverarbeitet werden können.
Gemäß Ausführungsformen der Erfindung werden die Detektionssignale im Rahmen einer solchen Weiterverarbeitung Intensitätsintervallen zugeordnet. Die Intensitätsintervalle entsprechen Energieintervallen für das detektierte Ereignis. Die Intensitätsintervalle können teilweise überlappen oder disjunkt sein.
Gemäß Ausführungsformen der Erfindung wird jedem Intensitätsintervall ein Zähler zugeordnet, welcher die Anzahl der Detektionssignale zählt, deren Intensität in das entsprechende Intensitätsintervall fällt.
Gemäß Ausführungsformen hierin kann das Zuordnen der Detektionssignale zu den verschiedenen Intensitätsintervallen durch einen Vielkanalanalysator erfolgen, dessen Kanäle die Intensitätsintervalle verkörpern.
Wenn die den jeweiligen Intensitätsintervallen zugeordneten Detektionssignale gezählt werden und die Zählergebnisse in Abhängigkeit aufsteigender Intensitätswerte der Intensitätsintervalle betrachtet werden, entsteht die Darstellung eines Energiespektrums der von dem Detektor detektierten Ereignisse.
Das Energiespektrum repräsentiert anschaulich die zwei Arten von auslösenden Ereignissen, nämlich zum einen das Auftreffen von Elektronen auf den Detektor und zum anderen das Auftreffen von Röntgenstrahlung auf den Detektor. Die auftreffenden Elektronen führen zu einem breiten Spektrum mit einem Maximum, dessen Breite einer Energie von mehreren keV entspricht. Die auftreffende Röntgenstrahlung hingegen führt zu einem Energiespektrum, welches ein oder mehrere Maxima aufweist, welche jeweils eine Breite aufweisen, welche einer Energie von weniger als 1 keV entspricht. Es ist ersichtlich, dass aufgrund ihrer unterschiedlichen Eigenschaften ihres Energiespektrums Signalanteile, welche auf auf den Detektor treffende Elektronen zurückgehen, von Signalanteilen getrennt werden können, welche auf auf den Detektor treffende Röntgenstrahlung zurückgehen. Obwohl diese Erkenntnis anhand aufgezeichneter Energiespektren leicht nachvollziehbar ist, ist es nicht notwendig, aus den Detektionssignalen Energiespektren zu erzeugen. Die Auswertung kann unmittelbar anhand der Zuordnung der Detektionssignale zu den verschiedenen Intensitätsintervallen erfolgen.
Gemäß Ausführungsformen der Erfindung wird in Abhängigkeit von den ermittelten Signalanteilen, welche auf auf den Detektor treffende Röntgenstrahlung zurückgehen, ein Anteil wenigstens eines chemischen Elements bestimmt. Die in der Darstellung als Energiespektrum sichtbaren schmalen Maxima des Signalanteils für nachgewiesene Röntgenstrahlung sind kennzeichnend für das Vorhandensein von bestimmten chemischen Elementen in der Probe an dem Ort, auf welchen der Teilchenstrahl fokussiert ist. Durch Analysieren der Maxima des Energiespektrums ist es möglich, die an diesem Ort der Probe vorhandenen chemischen Elemente zu identifizieren. Auch hier gilt wiederum, dass die Analyse direkt aus der Zuordnung der Detektionssignale zu den verschiedenen Intensitätsintervallen erfolgen kann und eine Ermittlung des Energiespektrums nicht notwendig ist.
Gemäß Ausführungsformen der Erfindung wird der fokussierte Teilchenstrahl nacheinander auf mehrere Orte der Probe fokussiert bzw. es wird, in anderen Worten, die Probe mit dem fokussierten Teilchenstrahl abgetastet bzw. abgescannt. Für einen jeden dieser Orte kann die vorangehend beschriebene Untersuchung vorgenommen werden, d. h. es wird eine Vielzahl von Detektionssignalen den Intensitätsintervallen zugeordnet, um die Signalanteile, welche auf Röntgenstrahlung zurückgehen und die Signalanteile, welche auf Elektronen zurückgehen, voneinander zu trennen. Die Menge der für die verschiedenen Orte gewonnenen Signalanteile, welche auf Elektronen zurückgehen, repräsentieren ein herkömmliches elektronenmikroskopisches Bild der Probe. Die für die verschiedenen Orte gewonnenen Signalanteile, welche auf Röntgenstrahlung zurückgehen, repräsentieren ein Bild der chemischen Zusammensetzung der Probe. Die beiden Bilder können einzeln oder in Überlagerung dargestellt werden.
Gemäß Ausführungsformen der Erfindung sind mehrere Detektoren nahe der Probe angeordnet. Die mehreren Detektoren können sich hinsichtlich ihrer Position relativ zu der Probe unterscheiden und beispielsweise verschiedene Raumwinkelbereiche um die Probe abdecken. Damit detektiert ein jeder Detektor Elektronen und Röntgenstrahlung, die von der Probe in verschiedene Raumwinkelbereiche ausgesandt werden. Die durch die verschiedenen Detektoren gewonnene Information kann dazu eingesetzt werden, eine dreidimensionale Struktur der Probe zu erfassen.
Die mehreren Detektoren können sich auch hinsichtlich ihrer Nachweisempfindlichkeit für Elektronen bzw. Röntgenstrahlung unterscheiden. Gemäß einer Ausführungsform hierin sind zwischen den Detektoren und der Probe Folien angeordnet, deren Transmissionseigenschaften für Elektronen und für Röntgenstrahlung sich von Detektor zu Detektor unterscheiden. Die Folien können sich insbesondere hinsichtlich ihrer Dicke und/oder ihrer chemischen Zusammensetzung unterscheiden.
Ausführungsbeispiele
Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt:
1 ein Teilchenstrahlsystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
2 einen Querschnitt eines Detektors des in 1 gezeigten Teilchenstrahlsystems, und zwar geschnitten entlang einer Linie II-II in 3,
3 eine Draufsicht von unten durch den in 2 gezeigten Detektor,
4 einen Graphen, der einen Transmissionsgrad von Fenstern des in den 2 und 3 gezeigten Detektors für Elektronen repräsentiert,
5 einen Graphen, der einen Transmissionsgrad von Fenstern des in den 2 und 3 gezeigten Detektors für Röntgenstrahlung repräsentiert,
6 einen Graphen, der mit dem in den 2 und 3 gezeigten Detektor detektierte Zählraten repräsentiert,
7 einen Graphen für Zählraten, welche durch Elektronen bzw. durch Röntgenstrahlung ausgelöst werden,
8 ein Flussdiagramm zu einem Untersuchungsverfahren, und
9 einen Teilchenstrahlapparat zur Erläuterung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
1 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Teilchenstrahlsystems 1, welches eine Elektronenstrahlquelle 5 mit einer Kathode 7 und Extraktor- und Supressorelektroden 9 umfasst, um einen Primärteilchenstrahl 13 zu erzeugen. Der Primärteilchenstrahl 13 durchsetzt zunächst eine Kondensorlinse 11, eine Ausnehmung 15 in einem Elektronendetektor 17 und eine Objektivlinse 19, um den Primärteilchenstrahl 13 an einem Ort 21 in einer Objektebene 23 zu fokussieren. In der Objektebene 23 ist eine Oberfläche eines Objekts 25 angeordnet, welches in dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel zu analysieren ist.
Die Objektivlinse 19 umfasst eine Ringspule 27, welche in einem Ringkern 29 angeordnet ist, welcher ein ringförmiges oberes Polende 31 und ein ringförmiges unteres Polende 32 umfasst, so dass in einem Ringspalt zwischen den beiden Polenden 31, 32 ein den Elektronenstrahl 13 fokussierendes Magnetfeld erzeugt wird.
Das Teilchenstrahlsystem 1 umfasst ferner ein Strahlrohr 35, welches die Objektivlinse 19 zentral durchsetzt, von dem Primärteilchenstrahl 13 durchlaufen wird und nahe der Polenden 31, 32 in einer Endelektrode 37 endet. Zwischen der Endelektrode 37 und der Objektebene 23 ist eine Abschlusselektrode 36 angeordnet, wobei ein zwischen der Abschlusselektrode 36 und der Endelektrode 37 bereitgestelltes elektrostatisches Feld eine fokussierende Wirkung auf den Primärteilchenstrahl 13 ausübt. Die durch das elektrostatische Feld zwischen den Elektroden 36 und 37 erzeugte fokussierende Wirkung und die durch das Magnetfeld zwischen den Polenden 31 und 32 bereitgestellte fokussierende Wirkung bilden gemeinsam die fokussierende Wirkung der Objektivlinse 19 des Elektronenstrahlsystems 1. Über eine Steuerung 39 können an die Abschlusselektrode 36, die Endelektrode 37, die Kathode 7, die Extraktor- und Supressorelektroden 9 einstellbare Spannungen angelegt werden, um eine kinetische Energie der Elektronen des Primärteilchenstrahls 13 beim Auftreffen an dem Ort 21 auf der Probe 25 einzustellen und um die fokussierende Wirkung des elektrostatischen Feldes einzustellen. Hierbei kann insbesondere an die Abschlusselektrode 36 durch die Steuerung 39 auch Massepotential oder ein hiervon verschiedenes Potential angelegt sein.
In der Objektivlinse 19 sind ferner Ablenker 41 angeordnet, welche ebenfalls von der Steuerung 39 kontrolliert werden, um den Elektronenstrahl 13 abzulenken und den Ort 21, an dem der Primärteilchenstrahl 13 in der Objektebene 23 auf das Objekt 25 trifft, zu variieren und um insbesondere einen Teil der Probe 25 systematisch mit dem Primärteilchenstrahl 13 abzuscannen.
Der auf die Probe 25 treffende Primärteilchenstrahl führt dazu, dass von der Probe 25 wiederum Sekundärelektronen ausgehen, welche zum Teil in das Strahlrohr 35 eintreten und von dem Elektronendetektor 17 nachgewiesen werden können. Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung umfasst der Begriff Sekundärelektronen sämtliche Arten von Elektronen, welche nach Richten des Primärteilchenstrahls hin zur Probe 25 von dieser ausgehen und durch den Elektronendetektor 17 nachgewiesen werden können. Insbesondere umfasst der Begriff somit rückgestreute Elektronen, deren kinetische Energie der kinetischen Energie der Primärteilchen entspricht oder etwas geringer ist, und Sekundärelektronen im engeren Sinne, deren kinetische Energie beim Austritt aus der Probe wesentlich kleiner ist als die kinetische Energie der Primärteilchen beim Auftreffen auf die Probe. In 1 ist eine Trajektorie eines exemplarischen Sekundärelektrons mit dem Bezugszeichen 43 versehen.
Das Teilchenstrahlsystem 1 umfasst einen weiteren Detektor 47, welcher zwischen der Objektivlinse 19 und der Objektebene 23 angeordnet ist. Der Detektor 47 weist eine zentrale Ausnehmung 49 auf, um den Primärteilchenstrahl 13 und Sekundärelektronen 43 hindurchtreten zu lassen. Radial außerhalb der Ausnehmung 49 umfasst der Detektor 47 mehrere Detektionsflächen 51 zum Nachweis sowohl von Sekundärelektronen als auch von Röntgenstrahlung, welche durch den auf die Probe 25 gerichteten Primärteilchenstrahl 13 erzeugt werden. Eine exemplarische Trajektorie eines an dem Ort 21 durch den Primärteilchenstrahl 13 erzeugten und auf den Röntgendetektor 47 treffenden Röntgenquants oder Elektrons ist in 1 mit dem Bezugszeichen 53 versehen.
Ein Aufbau des Detektors 47 ist in den 2 und 3 im Schnitt bzw. in Draufsicht schematisch dargestellt. Der Detektor 47 umfasst einen ringförmigen Träger mit einer oberen Platte 55 mit einer zentralen Bohrung, um die Ausnehmung 49 zum Durchtritt des Primärteilchenstrahls 13 und der Sekundärelektronen 43 bereitzustellen. An der Unterseite der Platte 55 sind vier separate Halbleiterdetektoren 57 flächig derart angebracht, dass eine Nachweisfläche 59 eines jeden Halbleiterdetektors 57 der Objektebene 23 zugewandt ist. Vor der Nachweisfläche 59 eines jeden Halbleiterdetektors 57 ist jeweils eine Folie 61 angeordnet, um ein Auftreffen von Sekundärelektronen auf der Detektionsfläche 59 des Halbleiterdetektors 57 wenigstens teilweise zu verhindern. In dem in 2 gezeigten Beispiel ist die Folie 61 mit einem kleinen Abstand von der Detektionsfläche 59 angeordnet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Folie an der Detektionsfläche anliegt oder als Folien-Schicht direkt auf die Detektionsfläche aufgebracht und von dieser getragen ist. Der Halbleiterdetektor kann ein Siliziumdriftdetektor sein, ähnlich wie er z. B. von der Firma Bruker AXS Microanalysis GmbH, Berlin, Deutschland unter der Bezeichnung Xflash^® QUAD bezogen werden kann.
Die Folien 61 können austauschbar sein, indem sie nicht fest mit dem Halbleiterdetektor 57 verbunden sind, sondern durch Rahmen oder ähnliches gehaltert sind. In dem in den 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind an der Platte 55 Vorsprünge 63 vorgesehen, an deren Enden Zungen 65 angebracht sind, die die Folien 61 haltern können. Beispielsweise können die Folien 61 zwischen den Zungen 65 und einem radial außen liegenden Ringvorsprung 66 der Platte 55 eingeklemmt sein.
In dem in den 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst der Detektor 57 vier voneinander separate Halbleiterdetektoren 57, welche eine Konfiguration von vier Quadranten um die Ausnehmung 49 bilden. Die vier Halbleiterdetektoren 57 weisen jeweils einen gleichen Aufbau und gleiche Eigenschaften auf, und Detektionssignale der vier Halbleiterdetektoren 57 werden durch die Steuerung 39 separat erfasst.
In dem in den 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Detektionsfläche des Detektors ringförmig um den Teilchenstrahl 13 herum nahe an dem Auftreffort 21 des Teilchenstrahls 13 auf der Oberfläche des Objekts 45 angeordnet. Es ist jedoch auch möglich, andere Konfigurationen für den Detektor zu wählen. Beispielsweise kann ein Detektor gewählt werden, dessen Detektionsfläche nahe an dem Auftreffort 21 angeordnet ist, ohne dass sie den Elektronenstrahl 13 ringförmig umgibt. Hierbei kann der Detektor auch mehrere separate Detektionsflächen aufweisen, die nahe an dem Auftreffort angeordnet sind, um rückgestreute Elektronen und Röntgenstrahlung zu detektieren. Vor den mehreren Detektionsflächen können verschiedenartige Folien angeordnet sein, um die Nachweisempfindlichkeit des jeweiligen Detektors für die rückgestreuten Elektronen relativ zu der Nachweisempfindlichkeit des jeweiligen Detektors für die Röntgenstrahlung zu ändern. Auch können die mehreren Detektionsflächen unterschiedliche Raumwinkelbereiche um den Auftreffort abdecken, so dass durch Auswerten der Detektionssignale der verschiedenen Detektoren auch eine dreidimensionale Struktur der Probe rekonstruiert werden kann.
Die vier Detektoren 57 können gleiche Nachweiseigenschaften für Elektronen und für Röntgenstrahlung aufweisen. Sie unterscheiden sich dann dadurch, dass sie verschiedene Raumwinkelbereiche für die von dem Ort 21 auf der Probe 25 ausgehende Strahlung abdecken. Damit detektieren die vier Detektoren unterschiedliche Signale, und diese können dazu eingesetzt werden, die dreidimensionale Struktur der Probe zu ermitteln. Hintergrundinformation zu einer solchen Ermittlung der dreidimensionalen Struktur ist in dem Artikel "Three-Dimensional Characterization of Microstructures in a SEM", Wlodzimierz Drzazga et al., Meas. Sci. Technol. 17 (2006) 28–31, beschrieben.
In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel weisen die vier Folien 61, welche vor den Detektionsflächen 59 der vier Halbleiterdetektoren 57 angeordnet sind, zudem unterschiedliche Eigenschaften auf. Es sind zwei verschiedene Arten von Folien vorgesehen. Zwei Folien, welche in der 3 mit dem Bezugszeichen 61 versehen sind, haben einen Transmissionsgrad für Sekundärelektronen, welcher jeweils größer ist als der Transmissionsgrad für Sekundärelektronen der beiden anderen Folien, welche in 2 mit dem Bezugszeichen 61' versehen sind.
Die beiden Arten von Folien mit unterschiedlichen Transmissionsgraden für Sekundärelektronen dienen dazu, die Nachweisempfindlichkeit für Sekundärelektronen des Detektors zu modifizieren.
Die Folien 61 sind bevorzugt aus einem Material aus Elementen mit kleiner Ordnungszahl gefertigt, um für Röntgenquanten gut durchlässig zu sein. Sämtliche Folien können aus dem gleichen Material gefertigt sein und sich hinsichtlich ihrer Dicke unterscheiden, um den unterschiedlichen Transmissionsgrad für Sekundärelektronen bereitzustellen. Die Folien können beispielsweise aus Polyester bestehen. Beispiele für ein geeignetes Polyester sind Terephtalat-Polyester, wie z. B. Polyethylenterephtalat-Polyester. Geeignete Folien sind beispielsweise Folien, welche unter der Produktbezeichnung Mylar von der Firma DuPont, Wilmington, USA bezogen werden können. Geeignete Dicken dieser Folien liegen im Bereich von 0,1 μm bis 50 μm, insbesondere im Bereich von 1,0 μm bis 10 μm. Andere geeignete Folien können unter der Produktbezeichnung AP3.3 von der Firma MoxTek, Orem, USA, bezogen werden. Ein Beispiel für ein weiteres Material für die Folien ist Beryllium.
In den nachfolgend anhand der 4 und 5 erläuterten Beispielen ist eine Folie mit dem größeren Transmissionsgrad für Elektronen durch eine Folie der Dicke 1 μm des Materials Mylar gebildet, und eine Folie mit dem kleineren Transmissionsgrad für Elektronen ist ebenfalls durch eine Folie des Materials Mylar mit der Dicke 6 μm gebildet.
4 zeigt den durch Simulationsrechnungen erhaltenen Transmissionsgrad für Elektronen der beiden Fenster für unterschiedliche kinetische Energien der Elektronen.
5 zeigt den ebenfalls durch Simulationsrechnungen erhaltenen Transmissionsgrad für Röntgenstrahlung der beiden Folien für unterschiedliche Energien der Röntgenstrahlung.
In dem nachfolgend anhand der 6 erläuterten Beispiel ist eine Folie mit dem größeren Transmissionsgrad für Elektronen durch eine Folie der Dicke 1 μm des Materials Mylar gebildet, und eine Folie mit dem kleineren Transmissionsgrad für Elektronen ist durch eine Folie desselben Materials mit der Dicke 6 μm gebildet.
6 zeigt im Experiment gemessene Zählraten, wie sie durch die Halbleiterdetektoren des in dem Teilchenstrahlsystem 1 montierten Röntgendetektors 47 erhalten werden, wenn der Primärteilchenstrahl auf eine Probe aus Mangan gerichtet wird. In 6 sind die Zählraten für den Halbleiterdetektor, vor dem die dünne Folie angeordnet ist und für den Halbleiterdetektor, vor dem die dicke Folie angeordnet ist, jeweils in Abhängigkeit von der kinetischen Energie der Primärteilchen beim Auftreffen auf die Probe dargestellt.
Aus 6 ist ersichtlich, dass bei der dicken Folie Elektronen kaum zu dem Energiespektrum beitragen und dieses im Wesentlichen aus den schmalbandigen Maxima bzw. Peaks, welche für das Element Mangan charakteristisch sind, besteht, wobei für niedrige Energien noch ein geringer Beitrag von Bremsstrahlung erkennbar ist. Für das dünne Fenster ist das Spektrum aus vergleichsweise mehr Anteilen zusammengesetzt, nämlich den vorangehend beschriebenen Anteilen der charakteristischen Röntgenstrahlung und der Bremsstrahlung sowie dem zusätzlichen Anteil, welcher auf durch den Detektor nachgewiesene Rückstreuelektronen zurückgeht. Die Rückstreuelektronen zeigen ein breites Maximum bei etwa 9 keV, wobei für Energien oberhalb von 14 keV kaum mehr Zählereignisse aufzufinden sind, da in dem gewählten Beispiel die Energie der Teilchen des Primärstrahls 15 keV beträgt.
Aufgrund der unterschiedlichen charakteristischen Eigenschaften des Spektrums der Elektronen und des Spektrums der Röntgenstrahlung ist es möglich, diese alleine durch eine Analyse des Spektrums für die dünne Folie gemäß 6 voneinander zu trennen. So ist es möglich, in dem Spektrum für die dünne Folie schmalbandige Peaks aufzufinden und die schmalbandigen Peaks von dem Spektrum abzuziehen, woraufhin dann im Wesentlichen der auf rückgestreute Elektronen zurückgehende Anteil des Spektrums verbleibt. Dieses Ergebnis kann noch verbessert werden, indem der durch Bremsstrahlung hervorgerufene Anteil in Betracht gezogen wird. Dieser Anteil kann beispielsweise durch eine Modellrechnung relativ gut vorhergesagt und dann von dem Spektrum abgezogen werden, so dass der durch rückgestreute Elektronen hervorgerufene Signalanteil mit noch genauerer Präzision zur Verfügung steht.
Ein Ergebnis dieser Analyse des in 6 gezeigten Spektrums für die dünne Folie ist in 7 dargestellt. Dort zeigt die durchgezogene Linie das Spektrum der Röntgenstrahlung und die gestrichelte Linie das Energiespektrum der rückgestreuten Elektronen.
Das Spektrum der Röntgenstrahlung kann dann weiter analysiert werden, um die chemischen Elemente zu ermitteln, für die das Spektrum charakteristisch ist. Hintergrundinformation für Analyse von Röntgenspektrum im Hinblick auf die chemische Zusammensetzung der Probe kann aus den Kapiteln 10.1 und 10.2 des Buches L. Reimer, "Scanning Electron Microscopy", Second Edition, Springer 1998, gewonnen werden.
Das Integral unter der Kurve für die rückgestreuten Elektronen in 7 repräsentiert ein herkömmliches BSE-Signal in der Elektronenmikroskopie (BSE steht hier für ”backscattered electron”).
Es ist nun möglich, den Teilchenstrahl 13 durch Ansteuern der Ablenker 41 auf mehrere verschiedene Orte der Probe zu fokussieren und für einen jeden Ort ein Energiespektrum aufzunehmen, welches durch Elektronen hervorgerufene Signalanteile und durch Röntgenstrahlung hervorgerufene Signalanteile enthält. Für jeden Ort kann das Energiespektrum analysiert werden, um das BSE-Signal zu gewinnen und daraus ein elektronenmikroskopisches Abbild der Probe zu erzeugen und darzustellen. Ebenso kann der durch Röntgenstrahlung hervorgerufene Signalanteil aus dem aufgenommenen Spektrum für jeden Ort ermittelt werden. Aus diesem Signalanteil wiederum kann für jeden Ort eine chemische Zusammensetzung ermittelt werden, so dass die Information über die chemische Zusammensetzung an den verschiedenen Orten eine chemische Karte der Probe repräsentiert, welche auf einem Darstellungsmedium z. B. einem Bildschirm, farbig dargestellt werden kann. Es ist auch möglich, die Karte für die chemische Zusammensetzung in Überlagerung mit dem elektronenmikroskopischen Bild darzustellen. Sofern der Detektor, wie in dem vorangehend erläuterten Beispiel, mehrere Detektionsflächen aufweist, die verschiedene Raumwinkelbereiche um den Auftreffort 21 auf dem Objekt abdecken, ist es möglich, aus den verschiedenen Signalanteilen der mehreren Detektionsflächen eine dreidimensionale Oberflächenstruktur des Objekts oder von auf dem Objekt abgelagerten Partikeln zu berechnen. Diese dreidimensionale Struktur kann ebenfalls auf dem Bildschirm dargestellt werden, wobei es weiter möglich ist, in der dreidimensional dargestellten Struktur die chemische Zusammensetzung der Probe farbig darzustellen.
Der Ablauf einer Ausführungsform eines Untersuchungsverfahrens wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 8 nochmals zusammengefasst. Das Verfahren beinhaltet eine Festlegung einer Scan-Strategie, mit der die Oberfläche der Probe mit dem fokussierten Teilchenstrahl abgetastet wird. Dies kann z. B. zeilenweise oder entlang einem mäanderförmigen Weg geschehen. Zu Beginn wird in einem Schritt 101 ein Startwert für einen Ort auf der Probe, an welchem die Abtastung beginnt, festgelegt. Dies kann anhand von Koordinaten x, y auf der Probe oder anhand eines beliebigen anderen Koordinatensystems erfolgen. Nach der Festlegung des Startortes schließen sich mehrere Prozessschritte 103, 105 und 107 an, welche wiederholt ausgeführt werden sollen, bis in einem Schritt 109 ein nächster Ort festgelegt wird, für den die Schritte 103, 105, 107 erneut ausgeführt werden sollen. Der Schritt 109 kann auch einen Abbruch der wiederholten Ausführung beinhalten, wenn das Abscannen der Probe vervollständigt ist. In dem Schritt 103 wird der fokussierte Teilchenstrahl auf den Ort x, y der Probe gerichtet. In dem Schritt 105 wird ein diesem Ort zugeordnetes Energiespektrum S(x, y) durch Auslesen des Detektors aufgenommen, wobei das Spektrum Signalanteile enthält, welche auf von dem Ort Ox, y ausgehende Elektronen zurückgehen, und Signalanteile enthält, welche auf von dem Ort x, y ausgehende Röntgenstrahlung zurückgehen. In dem Schritt 107 wird schließlich das aufgenommene Spektrum S(x, y) in einem Speichermedium 111, wie etwa einer Computer-Festplatte, abgespeichert.
Nach Abschluss eines Scanvorgangs in den Schritten 101 bis 109 werden die abgespeicherten Spektren ausgewertet, wozu eine Recheneinrichtung in einem Schritt 201 ein erstes der abgespeicherten Spektren einliest und in einem Schritt 209 jeweils ein nächstes Spektrum einliest, um in Bearbeitungsschritten 211 bis 221 die eingelesenen Spektren auszuwerten, bis sämtliche in dem Scanvorgang aufgenommenen Spektren ausgewertet sind. In dem Schritt 211 wird das eingelesene Energiespektrum analysiert, um die darin enthaltenen Signalanteile zu ermitteln, wobei in einem Schritt 213 der Signalanteil aus dem Energiespektrum extrahiert wird, welcher den rückgestreuten Elektronen entspricht, und in einem Schritt 217 der Signalanteil aus dem Energiespektrum extrahiert wird, der auf die Röntgenstrahlung zurückgeht.
In dem Schritt 213 wird ferner der auf die rückgestreuten Elektronen zurückgehende Signalanteil integriert und als ein dem Ort x, y zugeordneter BSE-Wert in dem Schritt 215. abgespeichert.
Der in dem Schritt 217 ermittelte Röntgenanteil R(x, y) wird in dem Schritt 219 weiter analysiert, um aus dem Röntgenspektrum Anteile von chemischen Elementen C_i an dem Ort x, y zu bestimmen. Die Anteile C_i werden in dem Schritt 221 abgespeichert.
In dem Flussdiagramm der 8 werden die Prozedur zum Aufnehmen der Spektren in den Schritten 101 bis 109 und die Prozedur zum Auswerten der Spektren in den Schritten 201 bis 221 unabhängig voneinander ausgeführt. Es ist jedoch möglich, die in dem Schritt 105 aufgenommenen Spektren ohne Abspeichern auf dem Speichermedium 111 direkt an den Schritt 211 zur Analyse zu übermitteln. Aus den für die verschiedenen Orte x, y abgespeicherten BSE-Werten kann auf übliche Weise in einem Schritt 301 ein elektronenmikroskopisches Bild der abgescannten Probe erzeugt werden. In einem Schritt 303 wird aus den Werten C_i(x, y) ein Bild erzeugt, welches die Verteilung von chemischen Elementen in der Probe repräsentiert. Die in den Schritten 301 und 303 erzeugten Bilder können auf der Anzeige 81 (1) des Teilchenstrahlsystems dargestellt werden. Ferner ist es möglich, in einem Schritt 305 die in den Schritt 301 und 303 erzeugten Bilder in einem gemeinsamen Bild zu überlagern und ebenfalls auf der Anzeige 81 darzustellen. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass verschiedenen chemischen Elementen i verschiedene Farben zugeordnet werden und die Größen der Anteile C_i als Intensitäten der verschiedenen Farben i dargestellt werden. Ein derart erzeugtes Farbbild kann dem aus den Werten BSE(x, y) ermittelten Schwarz-Weiß-Bild überlagert werden.
Wenn der Detektor mehrere Detektionsflächen aufweist, welche bezüglich dem Auftreffpunkt des Teilchenstrahls auf der Probe verschiedene Raumwinkelbereiche abdecken, so ist es möglich, in einem Schritt 307 eine dreidimensionale Struktur der Probe zu errechnen und diese als Bild darzustellen. Ferner ist es in einem Schritt 309 möglich, das Bild der dreidimensionalen Darstellung der Struktur der Probe mit dem Bild der chemischen Zusammensatzung der Probe zu überlagern. Dies kann beispielsweise wiederum derart erfolgen, dass das Bild der chemischen Zusammensetzung farblich dargestellt wird, und diese Darstellung auf das Bild der dreidimensionalen Darstellung der Probe projiziert bzw. gemappt wird.
Die Ausführungsformen der Erfindung erlauben eine gleichzeitige und gemeinsame Detektion von rückgestreuten Elektronen und von Röntgenstrahlung, welche gemeinsam durch den fokussierten Teilchenstrahl erzeugt werden. Die Detektionssignale für die rückgestreuten Elektronen und die Detektionssignale für die Röntgenstrahlung können einem gleichen Ort auf der Probe zugeordnet werden, welcher durch den Auftreffort des primären Teilchenstrahls auf der Probe definiert ist. Hierbei treten die rückgestreuten Elektronen typischerweise aus einem Volumen um diesen Ort aus, welches kleiner ist als ein Volumen, aus dem Röntgenstrahlung um den Auftreffort auftrifft. Aus diesem Grund haben EDX-Bilder im Allgemeinen eine schlechtere Ortsauflösung als entsprechende BSE-Bilder. Im Rahmen der vorliegenden Ausführungsformen ist es jedoch möglich, aufgrund von Strukturinformationen, welche aus den BSE-Bildern gewonnen werden, auch die Ortsauflösung des entsprechenden EDX-Bildes zu verbessern. Enthält beispielsweise eine aus einem ersten chemischen Element bestehende Probe einen Streifen, der aus einem zweiten Element besteht und schmäler ist als es dem Auflösungsvermögen für das EDX-Bild entspricht, während die Breite des Streifens größer ist als es dem Auflösungsvermögen für das BSE-Bild entspricht, so kann aus der Struktur des BSE-Bildes darauf geschlossen werden, dass ein auf das zweite chemische Element zurückzuführendes Detektionssignal lediglich von dem Streifen ausgehen kann, dessen Breite aus dem BSE-Bild ermittelt wird. Mit dieser Information kann das EDX-Bild so abgewandelt werden, dass die Breite des darin dargestellten Streifens für das zweite Element reduziert ist.
Da die Röntgenstrahlung aus einem größeren Volumenbereich um den Auftreffort des primären Teilchenstrahls austritt als die rückgestreuten Elektronen, können über die Detektion der Röntgenstrahlung auch Defekte in einer größeren Tiefe der Probe detektiert werden, als dies durch die Detektion von rückgestreuten Elektronen möglich wäre. Ferner ist es möglich, durch Analyse des BSE-Bildes eine Region der Probe, an welcher ein Defekt vorliegen könnte, aufzufinden, und dort dann durch Auswertung der aufgenommenen Röntgenspektren einen Defekt, der in der Tiefe der Probe angeordnet ist, auch nachzuweisen.
9 zeigt in schematischer Darstellung einen Teilchenstrahlapparat 71, welcher zur Herstellung einer Probe einsetzbar ist. Der Teilchenstrahlapparat 71 umfasst ein Teilchenstrahlsystem 1 mit einem Aufbau ähnlich dem des in 1 erläuterten Teilchenstrahlsystems, indem es eine Teilchenstrahlquelle 5 umfasst, welche einen Teilchenstrahl 13 erzeugt, der mittels Linsen 11, 29 an einem Ort 21 fokussierbar ist. Der Teilchenstrahlapparat 71 umfasst ferner ein zweites Teilchenstrahlsystem 73, welches dazu konfiguriert ist, einen zweiten Teilchenstrahl 75 ebenfalls an dem Ort 21 zu fokussieren. In dem dargestellten Beispiel ist das Teilchenstrahlsystem 73 ein Ionenstrahlsystem, welches eine Ionenquelle 77 und Elektroden 79 zur Formung und Beschleunigung des Ionenstrahls 75 sowie Strahlablenker 81 und Fokussierspulen oder Fokussierelektroden 83 umfasst, um den Ionenstrahl 75 an dem Ort 21 zu fokussieren und dort über einen Bereich um den Ort 21 zu rastern. Die Teilchenstrahlen 75 und 13 treffen somit unter verschiedenen Winkeln auf gemeinsame Bereiche einer Probe 21 und können innerhalb dieser Bereiche durch Ansteuern der jeweiligen Ablenker 81 bzw. 41 über diese Bereiche der Probe gerastert werden. Ein zwischen den beiden Teilchenstrahlen 75, 13 in dem Bereich der Probe eingeschlossener Winkel kann beispielsweise 45° betragen. Ein Beispiel eines herkömmlichen Systems, welches zwei unter einem Winkel zueinander angeordnete Teilchenstrahlsysteme umfasst, ist in US 2005/0184251 A1 oder aus US 6,855,938 beschrieben, deren Offenbarungen vollumfänglich in die vorliegende Anmeldung aufgenommen werden.
In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel dient der Teilchenstrahlapparat 71 zur Ausführung eines Vefahrens, bei welchem mit dem Teilchenstrahl 75, aus der Probe 21 eine dünne Materialscheibe 22 herauspräpariert wird, welche dazu geeignet ist, in einem Transmissionselektronenmikroskop untersucht zu werden. Hierzu sollte die Materialscheibe eine Dicke von weniger als 1000 nm oder weniger als 500 nm oder gar weniger als 200 nm aufweisen. Herkömmliche Verfahren zur Präparation einer solchen Materialscheibe oder dünnen Lamelle sind in WO 2008/051937 A2 und WO 2008/051880 A2 offenbart, deren Offenbarungen ebenfalls vollumfänglich in die vorliegende Anmeldung aufgenommen werden.
Im Rahmen dieses Verfahrens wird die dünne Lamelle 22 durch Ätzen aus dem Vollmaterial der Probe 25 präpariert. Das Ätzen umfasst das Zuführen eines Prozessgases aus einem Reservoir 84 durch eine Zuführleitung 85 hin zu der zu präparierenden Lamelle 22. Das Prozessgas wird in der Nähe der zu präparierenden Lamelle durch den Ionenstrahl 75 aktiviert, geht in dem Bereich der Probe 22, auf welchen der Ionenstrahl 75 gerichtet ist, mit dem Material der Probe Verbindungen ein oder aktiviert dieses derart, dass es sich aus dem Verbund der Probe löst und durch das Vakuumsystem der Teilchenstrahlapparatur abgepumpt werden kann. Durch das Betreiben des Ionenstrahlsystems 73 und Zuführen von Prozessgas durch die Leitung 85 ist es somit möglich, an ausgewählten Bereichen der Probe Material von dieser zu entfernen. Dieser Vorgang kann durch Betreiben des Teilchenstrahlsystems 1 beobachtet werden, indem beispielsweise kontinuierlich oder nach einer vorbestimmten Zahl von Prozessschritten ein elektronenmikroskopisches Bild der sich in Präparation befindlichen Lamelle 22 aufgenommen wird. In diesem Fall wird das Teilchenstrahlsystem 1 als bildgebendes elektronenmikroskopisches Werkzeug benutzt.
Ferner werden in der hier beschriebenen Ausführungsform zur Probenpräparation sowohl Detektionssignale, welche rückgestreute Elektronen repräsentieren, als auch Detektionssignale, welche Röntgenstrahlung repräsentieren, zur Bestimmung einer Dicke der präparierten Lamelle eingesetzt. Hierzu wird der Teilchenstrahl 13 auf einen Ort der Oberfläche der Lamelle gerichtet. Eine Intensität der hierbei erzeugten rückgestreuten Elektronen ist kennzeichnend für eine Dicke der Lamelle, da die Teilchen des Strahls, welche in eine dickere Lamelle eindringen und diese durchsetzen, eine größere Intensität an rückgestreuten Elektronen hervorrufen werden als ein Teilchenstrahl, der in eine im Vergleich hierzu dünnere Lamelle eindringt und diese durchsetzt. Allerdings hängt die Intensität der rückgestreuten Elektronen nicht nur von der Dicke der durchsetzten Lamelle ab sondern auch von deren chemischen Zusammensetzung, da verschiedene chemische Elemente bei Bestrahlen mit dem Teilchenstrahl 13 verschiedene Intensitäten an rückgestreuten Elektronen hervorrufen. Durch Auswerten der detektierten Signale, welche auf Röntgenstrahlung zurückgehen, ist es möglich, die chemische Zusammensetzung am Ort des Auftreffens des Teilchenstrahls 31 zu ermitteln.
Somit ist es möglich, den Teilchenstrahl auf einen Ort der Oberfläche der Lamelle zu richten, durch Auswerten der Röntgenstrahlung die dort vorliegende chemische Zusammensetzung der Probe zu ermitteln und diese über die Röntgenstrahlung gewonnene Kenntnis der Zusammensetzung der Probe dann bei der Analyse der Intensität der rückgestreuten Elektronen einzusetzen, um schließlich die Dicke der Lamelle an dem Auftreffort des Strahls 13 zu errechnen. In Abhängigkeit von dieser errechneten Dicke kann dann, je nach Bedarf, an diesem Ort durch den Betrieb des Teilchenstrahlsystems 73 weiteres Material abgetragen werden.
Mit dem erläuterten Verfahren ist es somit möglich, eine Dicke einer zu präparierenden Lamelle unter Einbeziehung von deren chemischen Zusammensetzung, welche entlang der Fläche der Lamelle auch von Ort zu Ort variieren kann, relativ genau zu messen und eine weitere Bearbeitung der Probe in Abhängigkeit von diesem Ergebnis zu planen.
Bei dem beschriebenen Verfahren zur Probenherstellung erfolgt das Abtragen von Material der Probe in Abhängigkeit von ermittelten Elektronenintensitäten und ermittelten Röntgenstrahlungsintensitäten. Zur Gewinnung der Elektronenintensitäten und der Röntgenstrahlungsintensitäten kann ein Detektor eingesetzt werden, wie er anhand der 1 bis 7 erläutert wurde. Ein solcher Detektor 47 ist in 9 dargestellt, wobei zusätzlich eine Blende 89 gezeigt ist, welche lateral verlagerbar ist, wie dies durch einen Pfeil 91 angedeutet ist, um die Blende 89 wahlweise in der in 9 dargestellten Positionen neben dem Detektor 47 anzuordnen oder diese so vor dem Detektor 47 anzuordnen, dass sie den Detektor aus Sicht des Bearbeitungsortes 22 bedeckt. In dieser Position schützt die Blende 89 den Detektor 47 vor Partikeln, welche durch den Betrieb des Teilchenstrahlsystems 73 aus der Probe herausgeschlagen werden und den Detektor 49 beschädigen könnten. Alternativ oder in Ergänzung hierzu ist es auch möglich, den Detektor während des Betriebs des Teilchenstrahlsystems 73 von seiner Position nahe der Probe 25 zu entfernen, so dass durch den Teilchenstrahl 75 aus der Probe herausgeschlagene Partikel diesen nicht treffen können.
Ferner ist es möglich, zur Ermittlung der Elektronenintensitäten und zur Ermittlung der Röntgenstrahlungsintensitäten separate Detektoren einzusetzen. So ist es möglich, sowohl einen Elektronendetektor einzusetzen, welcher auf den Nachweis von Elektronen optimiert ist und Röntgenstrahlung im Wesentlichen nicht nachweist, und einen hiervon separaten Röntgenstrahlungsdetektor einzusetzen, welcher auf den Nachweis von Röntgenstrahlung optimiert ist und Elektronen im Wesentlichen nicht nachweist.
Der anhand der 9 erläuterte Teilchenstrahlapparat umfasst separate Teilchenstrahlsysteme zum Erzeugen einer Materialabtragung und zur Beobachtung dieser Materialabtragung. Es ist jedoch auch möglich, die Materialabtragung in einem beliebigen System vorzunehmen, welches auch andere Techniken einsetzt als die Kombination eines fokussierten Ionenstrahls mit der Zuführung von Prozessgas, und welches räumlich von dem Teilchenstrahlsystem getrennt ist, mit welchem ein Teilchenstrahl auf eine Probe fokussiert wird und mit welchem zugehörige Elektronenintensitäten und Röntgenstrahlungsintensitäten ermittelt werden.
Obwohl die voranstehenden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung lediglich beispielhaft erläutert worden sind, werden die Fachleute erkennen, dass zahlreiche Modifikationen, Hinzufügungen und Ersetzungen möglich sind, ohne von dem Schutzbereich und Geist der in den nachfolgenden Ansprüchen offenbarten Erfindung abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2006/0138325 A1 [0003]
US 2005/0184251 A1 [0064]
US 6855938 [0064]
WO 2008/051937 A2 [0065]
WO 2008/051880 A2 [0065]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

”Three-Dimensional Characterization of Microstructures in a SEM”, Wlodzimierz Drzazga et al., Meas. Sci. Technol. 17 (2006) 28–31 [0041]
Kapiteln 10.1 und 10.2 des Buches L. Reimer, ”Scanning Electron Microscopy”, Second Edition, Springer 1998 [0053]

Claims

Untersuchungsverfahren umfassend: Fokussieren eines Teilchenstrahls auf eine Probe; Betreiben wenigstens eines nahe der Probe angeordneten Detektors; Zuordnen von von dem wenigstens einen Detektor ausgegebenen Detektionssignalen zu verschiedenen Intensitätsintervallen; Ermitteln wenigstens eines ersten Signalanteils, der auf auf den Detektor treffende Elektronen zurückgeht, in Abhängigkeit von den den Intensitätsintervallen zugeordneten Detektionssignalen; und Ermitteln wenigstens eines zweiten Signalanteils, welche auf auf den Detektor treffende Röntgenstrahlung zurückgehen, in Abhängigkeit von den den Intensitätsintervallen zugeordneten Detektionssignalen.
Untersuchungsverfahren nach Anspruch 1, wobei, wenn die Detektionssignale als Spektrum in Abhängigkeit von einer Intensität der Detektionssignale aufgetragen werden, der erste Signalanteil einen breiten Peak des Spektrums entspricht und die zweiten Signalanteile wenigstens einem schmalen Peak des Spektrums entsprechen.
Untersuchungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend Bestimmen eines Anteils wenigstens eines Elements in Abhängigkeit von den zweiten Signalanteilen.
Untersuchungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner umfassend Fokussieren des Teilchenstrahls an mehreren Orten der Probe.
Untersuchungsverfahren nach Anspruch 4, wobei für einen jeden der mehreren Orte der Probe wenigstens ein in Abhängigkeit von dem ersten Signalanteil bestimmter erster Wert aufgezeichnet wird und wenigstens ein in Abhängigkeit von den zweiten Signalanteilen bestimmter zweiter Wert aufgezeichnet wird.
Untersuchungsverfahren nach Anspruch 4 oder 5, ferner umfassend Erzeugen einer ersten Karte, welche ein elektronenmikroskopisches Bild der Probe repräsentiert, und einer zweiten Karte, welche ein Bild der Elementzusammensetzung der Probe repräsentiert.
Untersuchungsverfahren nach Anspruch 6, ferner umfassend Darstellen der ersten und der zweiten Karte in Überlagerung miteinander auf einem gemeinsamen Darstellungsmedium.
Untersuchungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der wenigstens eine Detektor ein Halbleiterdetektor ist.
Untersuchungsverfahren nach Anspruch 8, wobei der Halbleiterdetektor ein Siliziumdriftdetektor ist.
Untersuchungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei zwischen der Probe und dem wenigstens einen Detektor eine Folie angeordnet ist.
Untersuchungsverfahren nach Anspruch 10, wobei ein erster und ein zweiter Detektor betrieben wird, wobei zwischen der Probe und dem ersten Detektor eine erste Folie angeordnet ist und zwischen der Probe und dem zweiten Detektor eine zweite Folie angeordnet ist, welche eine andere Dicke aufweist als die erste Folie oder/und welche eine andere Elementzusammensetzung aufweist als die erste Folie.
Untersuchungsverfahren nach Anspruch 11, wobei sich die erste Folie und die zweite Folie hinsichtlich ihrer Dicke unterscheiden, wobei insbesondere die zweite Folie eine Dicke aufweist, welche wenigstens 1,1 mal größer ist als eine Dicke der ersten Folie.
Untersuchungsverfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei sich Materialien, aus denen die erste Folie und die zweite Folie gefertigt sind, hinsichtlich ihrer Elementzusammensetzung unterscheiden, wobei insbesondere das Material der zweiten Folie ein Element in einer Konzentration aufweist, welche wenigstens 1,1 mal größer ist eine Konzentration, mit der das Material der ersten Folie das Element aufweist.
Untersuchungsverfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, ferner umfassend: Zuordnen von von dem ersten Detektor ausgegebenen Detektionssignalen zu verschiedenen ersten Intensitätsintervallen; Zuordnen von von dem zweiten Detektor ausgegebenen Detektionssignalen zu verschiedenen zweiten Intensitätsintervallen; Ermitteln wenigstens eines ersten Signalanteils, der auf auf die Detektoren treffende Elektronen zurückgeht, in Abhängigkeit von den den ersten und den zweiten Intensitätsintervallen zugeordneten Detektionssignalen; und Ermitteln wenigstens mehrerer zweiter Signalanteile, welche auf auf die Detektoren treffende Röntgenstrahlung zurückgehen, in Abhängigkeit von den den ersten und den zweiten Intensitätsintervallen zugeordneten Detektionssignalen.
Untersuchungsverfahren nach einem der der Ansprüche 1 bis 14, wobei mehrere Detektoren betrieben werden und das Verfahren ferner umfasst: Bestimmen einer dreidimensionalen Struktur der Probe basierend auf das den in Abhängigkeit von den Detektionssignalen der verschiedenen Detektoren ermittelten Signalanteilen.
Teilchenstrahlsystem, umfassend: eine Teilchenstrahlquelle zur Erzeugung eines Primärteilchenstrahls; eine Objektivlinse zur Fokussierung des Primärteilchenstrahls in einer Objektebene; ein zwischen der Objektivlinse und der Objektebene angeordnetes Detektionssystem, welches wenigstens einen Detektor umfasst; und eine Rechenvorrichtung, welche dazu konfiguriert ist, Ausgangssignale des wenigstens einen Detektors zu analysieren und einen ersten Wert auszugeben, der eine Elektronenintensität repräsentiert, und einen zweiten Wert auszugeben, der eine Elementzusammensetzung repräsentiert.
Teilchenstrahlsystem, welches dazu konfiguriert ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14 auszuführen.
Verfahren zur Probenherstellung, umfassend Fokussieren eines Teilchenstrahls auf einen Bereich einer Probe; Betreiben wenigstens eines nahe der Probe angeordneten Detektors; Ermitteln von durch den Teilchenstrahl hervorgerufenen Elektronen aus von dem wenigstens einen Detektor empfangenen Detektionssignalen; Ermitteln von durch den Teilchenstrahl hervorgerufener Röntgenstrahlung aus von dem wenigstens einen Detektor empfangenen Detektionssignalen; und Abtragen von Material der Probe in Abhängigkeit von den ermittelten Elektronen und der ermittelten Röntgenstrahlung.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Abtragen von dem Material ein Fokussieren eines Ionenstrahls auf den Bereich der Probe umfasst.
Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, wobei das Abtragen von dem Material ein Zuführen eines Reaktionsgases zu dem Bereich der Probe umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, wobei die Probe eine Dicke von weniger als 1 μm aufweist.