DE102014220122A1

DE102014220122A1 - Verfahren zum Messen eines Abstands eines Bauteils zu einem Objekt sowie zum Einstellen einer Position eines Bauteils in einem Teilchenstrahlgerät

Info

Publication number: DE102014220122A1
Application number: DE102014220122.5A
Authority: DE
Inventors: Holger Dömer; Andreas Schmaunz
Original assignee: Carl Zeiss Microscopy GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Microscopy GmbH
Priority date: 2014-10-03
Filing date: 2014-10-03
Publication date: 2016-04-21
Anticipated expiration: 2034-10-04
Also published as: US9496116B2; DE102014220122B4; US20160118216A1; DE102014220122B9

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Abstands eines Bauteils (21, 26, 48, 52, 139) eines Teilchenstrahlgeräts (1) zu einem Objekt (4) und ein Teilchenstrahlgerät, mit dem dieses Verfahren durchführbar ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Einstellung der Position des Bauteils (21, 26, 48, 52, 139) in dem Teilchenstrahlgerät (1). Das Bauteil (21, 26, 48, 52, 139) wird von einer ersten Ausgangsposition des Bauteils (21, 26, 48, 52, 139) aus relativ in Richtung des Objekts (4), das sich in der zweiten Ausgangsposition befindet, bewegt, bis das Bauteil (21, 26, 48, 52, 139) das Objekt (4) berührt. Wenn das Bauteil (21, 26, 48, 52, 139) das Objekt (4) berührt, erfolgt ein Bestimmen eines von dem Bauteil (21, 26, 48, 52, 139) und/oder dem Objekt (4) bei dem Bewegen zurückgelegten Verstellwegs, wobei der Verstellweg entlang einer Geraden verläuft, welche einen ersten Punkt auf dem Bauteil (12, 26, 48, 52, 139) in der ersten Ausgangsposition mit einem zweiten Punkt auf dem Objekt (4) in der zweiten Ausgangsposition verbindet, welcher entlang dieser Geraden am nächsten zum ersten Punkt auf dem Bauteil (12, 26, 48, 52, 139) angeordnet ist, wobei der Verstellweg dem Abstand entspricht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen einer Position mindestens eines Bauteils eines Teilchenstrahlgeräts und ein Teilchenstrahlgerät, mit dem dieses Verfahren durchführbar ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Messen eines Abstands des Bauteils zu dem Objekt. Das Bauteil ist beispielsweise als eine Gaszuführungseinrichtung, als ein Teilchendetektor, als ein Strahlendetektor, als ein Manipulator zur Bearbeitung eines Objekts, als eine Halteeinrichtung zum Halten des Objekts, als eine Einrichtung zum Entnehmen mindestens eines Teils des Objekts aus dem Objekt, als eine Lichtstrahlquelle und/oder als eine Teilchenstrahlquelle ausgebildet.
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 Verhalten unter bestimmten Bedingungen zu erhalten.
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 rasterförmig 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 werden insbesondere Elektronen vom Objekt emittiert (sogenannte Sekundärelektronen) und Elektronen des Primärelektronenstrahls zurückgestreut (sogenannte Rückstreuelektronen). Die Sekundärelektronen und Rückstreuelektronen werden detektiert und zur Bilderzeugung verwendet. Man erhält somit eine Abbildung des zu untersuchenden Objekts.
Bei einem TEM wird ebenfalls ein Primärelektronenstrahl mittels eines Strahlerzeugers erzeugt und mittels eines Strahlführungssystems auf ein zu untersuchendes Objekt fokussiert. 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 einen Leuchtschirm oder auf einen Detektor (beispielsweise eine 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.
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 Ionenstrahlsäule auszustatten. Mittels eines in der Ionenstrahlsäule angeordneten Ionenstrahlerzeugers 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.
Ein Aufbringen von Material auf das Objekt erfolgt in einem weiteren bekannten Teilchenstrahlgerät beispielsweise unter Verwendung der Zuführung eines Gases. Das bekannte Teilchenstrahlgerät ist ein Kombinationsgerät, das sowohl einen Elektronenstrahl als auch einen Ionenstrahl bereitstellt. Das Teilchenstrahlgerät weist eine Elektronenstrahlsäule und eine Ionenstrahlsäule auf. Die Elektronenstrahlsäule stellt einen Elektronenstrahl zur Verfügung, welcher auf ein Objekt fokussiert wird. Das Objekt ist in einer unter Vakuum gehaltenen Probenkammer angeordnet. Die Ionenstrahlsäule stellt einen Ionenstrahl zur Verfügung, welcher ebenfalls auf das Objekt fokussiert wird. Mittels des Ionenstrahls wird beispielsweise eine Schicht der Oberfläche des Objekts entfernt. Nach Entfernung dieser Schicht ist eine weitere Oberfläche des Objekts freigelegt. Mittels einer Gaszuführungseinrichtung kann eine gasförmige Vorläufersubstanz – ein sogenannter Precursor – in die Probenkammer eingelassen werden. Es ist bekannt, die Gaszuführungseinrichtung mit einer nadelförmigen Einrichtung auszubilden, die recht nahe im Abstand von wenigen μm an einer Position des Objekts angeordnet werden kann, so dass die gasförmige Vorläufersubstanz möglichst genau an diese Position geführt werden kann. Durch Wechselwirkung des Ionenstrahls mit der gasförmigen Vorläufersubstanz wird eine Schicht einer Substanz auf der Oberfläche des Objekts abgeschieden. Beispielsweise ist es bekannt, als gasförmige Vorläufersubstanz gasförmiges Phenantren in die Probenkammer durch die Gaszuführungseinrichtung einzulassen. Dann scheidet sich im Wesentlichen eine Schicht Kohlenstoff oder eine Kohlenstoff enthaltene Schicht auf der Oberfläche des Objekts ab. Bekannt ist auch, eine Metall aufweisende gasförmige Vorläufersubstanz zu verwenden, um ein Metall auf der Oberfläche des Objekts abzuscheiden. Die Abscheidungen sind aber nicht auf Kohlenstoff und/oder Metalle beschränkt. Vielmehr können beliebige Substanzen auf der Oberfläche des Objekts abgeschieden werden, beispielsweise Halbleiter, Nichtleiter oder andere Verbindungen.
Damit ausreichend Kohlenstoff oder Metall auf der Oberfläche abgeschieden werden kann, ist es wünschenswert, die nadelförmige Einrichtung der Gaszuführungseinrichtung möglichst nahe an der Position auf der Oberfläche des Objekts anzuordnen, an der die Schicht abgeschieden werden soll. Es ist demnach wünschenswert, die nadelförmige Einrichtung möglichst gut zu positionieren und auf die gewünschte Position der Oberfläche des Objekts auszurichten. Die genaue Positionierung der nadelförmigen Einrichtung bereitet jedoch oft Probleme. Bis jetzt ist keine reproduzierbare Vorgehensweise bekannt, mit der die nadelförmige Einrichtung stets zielgenau an einer bestimmten Position an der Oberfläche des Objekts angeordnet werden kann. Die bisher bekannten Verfahren beruhen im Grunde genommen auf dem Prinzip „try and error”. Ein derartiges Prinzip ist aber nicht wünschenswert und von Nachteil. Zum einen kann eine Positionierung der nadelförmigen Einrichtung an eine bestimmte Position recht lange dauern. Zum anderen kann es durchaus bei der Einstellung der Position zu Fehlern, also zu Abweichungen von dieser Position der nadelförmigen Einrichtung kommen, so dass die nadelförmige Einrichtung nicht ausreichend gut auf die Position der Oberfläche des Objekts ausgerichtet ist. Dies kann zu einer Reduzierung der Gasdichte an der gewünschten Position der Oberfläche des Objekts führen. Dies führt beispielsweise zu einer geringen und/oder zu einer nicht nachvollziehbaren Ablagerung einer Schicht auf der Oberfläche des Objekts.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein Teilchenstrahlgerät anzugeben, mit dem ein Bauteil eines Teilchenstrahlgeräts, insbesondere eine Gaszuführungseinrichtung, möglichst genau an einer bestimmten Position positionierbar ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mittels eines Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren ist durch die Merkmale des Anspruchs 2 gegeben. Ein Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode, der in einen Prozessor geladen ist oder ladbar ist und der bei Ausführung ein Teilchenstrahlgerät und/oder ein Bauteil des Teilchenstrahlgeräts derart steuert, dass ein erfindungsgemäßes Verfahren durchgeführt wird, ist durch den Anspruch 7 gegeben. Ein erfindungsgemäßes Teilchenstrahlgerät ist durch den Anspruch 8 gegeben. Ferner betrifft die Erfindung eine Gaszuführungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 15. Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, den beigefügten Ansprüchen und/oder den beigefügten Figuren.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist zum Bestimmen eines Abstands eines Bauteils eines Teilchenstrahlgeräts zu einem Objekt vorgesehen, wobei das Objekt in dem Teilchenstrahlgerät angeordnet ist und wobei das Objekt mit dem Teilchenstrahlgerät analysiert und/oder bearbeitet wird. Der Abstand ist der Abstand des Bauteils, das sich in einer ersten Ausgangsposition befindet, zu dem Objekt, das sich in einer zweiten Ausgangsposition befindet. Das Bauteil ist als eine Gaszuführungseinrichtung, als ein Teilchendetektor, als ein Strahlendetektor, als ein Manipulator zur Bearbeitung des Objekts, als eine Halteeinrichtung zum Halten des Objekts, als eine Einrichtung zum Entnehmen mindestens eines Teils des Objekts aus dem Objekt, als eine Lichtstrahlquelle und/oder als eine Teilchenstrahlquelle ausgebildet. Die vorstehende Aufzählung ist allerdings nicht abschließend. Vielmehr kann die Erfindung für jedes Bauteil des Teilchenstrahlgeräts verwendet werden, dessen Position relativ zu dem Objekt in dem Teilchenstrahlgerät einstellbar ist.
Das Teilchenstrahlgerät umfasst mindestens einen Strahlerzeuger zur Erzeugung eines Teilchenstrahls mit geladenen Teilchen. Ferner ist das Teilchenstrahlgerät mit mindestens einer Objektivlinse zur Fokussierung des Teilchenstrahls auf das Objekt und mit mindestens einem Vakuumbereich versehen, in welchem das oben genannte Bauteil angeordnet ist. Beispielsweise ist der Vakuumbereich als Probenkammer des Teilchenstrahlgeräts und/oder als Teil eines Strahlführungsrohrs des Teilchenstrahlgeräts ausgebildet.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Bestimmen des vorgenannten Abstands weist ein Bewegen des Bauteils von der ersten Ausgangsposition des Bauteils aus relativ in Richtung des Objekts auf, das sich in der zweiten Ausgangsposition befindet. Mit anderen Worten ausgedrückt wird das Bauteil in Richtung des Objekts und/oder das Objekt in Richtung des Bauteils bewegt. Das Bewegen des Bauteils relativ zum Objekt erfolgt solange, bis das Bauteil das Objekt berührt.
Die Art und Weise, wie die Berührung des Bauteils mit dem Objekt festgestellt wird, kann beliebig geeignet gewählt werden, wobei Eigenschaften des Objekts hierbei berücksichtigt werden können. Beispielsweise kann die Berührung des Bauteils mit dem Objekt bei einem elektrisch leitenden Bauteil und bei einem elektrisch leitenden Objekt durch eine Widerstandsmessung erkannt werden. Mit anderen Worten ausgedrückt wird der elektrische Widerstand zwischen dem Bauteil und dem Objekt gemessen. Sobald das Objekt das Bauteil berührt, verringert sich beispielsweise der elektrische Widerstand abrupt oder verschwindet vollständig. Die Messung des elektrischen Widerstands kann beispielsweise automatisch und/oder stetig erfolgen, also andauernd.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Berührung durch eine visuelle Beobachtung festgestellt werden. Dieses Ausführungsbeispiel ist insbesondere für nicht-leitende Objekte geeignet. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, dass das Objekt und das Bauteil mit dem Teilchenstrahlgerät abgebildet werden und dass dabei ein Bild des Objekts und des Bauteils erzeugt wird. Das Bild des Objekts und des Bauteils wird beispielsweise auf einem Monitor des Teilchenstrahlgeräts beobachtet. Bei einer Bewegung des Bauteils zu dem Objekt bewegt sich das Bauteil im Bild in eine erste Richtung. Beim Berühren des Bauteils mit dem Objekt ist eine geringe, reversible Verbiegung des Bauteils erkennbar. Diese Verbiegung kann dadurch erkannt werden, dass sich das Bauteil dann in eine zweite Richtung im Bild bewegt, wobei die zweite Richtung unterschiedlich zur ersten Richtung ist. Die Annäherung des Bauteils an das Objekt ist bei diesem Ausführungsbeispiel beobachtbar. Beispielsweise erzeugt das Bauteil auf dem Objekt einen sogenannten Schattenwurf, der im Bild des Teilchenstrahlgeräts erkennbar ist. Dieser Schattenwurf wird dadurch erzeugt, dass Wechselwirkungsteilchen, die bei Auftreffen des Teilchenstrahls auf dem Objekt durch Wechselwirkung mit dem Objekt erzeugt werden, aufgrund der Anordnung des Bauteils im Weg der Wechselwirkungsteilchen einen Detektor des Teilchenstrahlgeräts, der zur Bildgebung verwendet wird, schlechter oder gar nicht erreichen. Dieses macht sich im Bild durch einen dunkleren Bereich (also einem Schatten) bemerkbar. Beim Annähern des Bauteils an das Objekt verringert sich der Abstand des Schattenwurfs in Bezug auf das Bauteil. Mittels des Abstands des Schattenwurfs kann daher das Annähern des Bauteils an das Objekt beobachtet werden. Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die Geschwindigkeit der Bewegung des Bauteils verringert wird, wenn der Abstand des Schattenwurfs derart klein geworden ist, dass eine Berührung des Bauteils mit dem Objekt unmittelbar bevorsteht.
Bei einer wiederum weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, das Objekt zu bewegen. Beispielsweise wird es dadurch bewegt, dass ein Objekthalter, auf dem das Objekt angeordnet ist, bewegt wird. Wenn das Bauteil bereits das Objekt berührt, dann verbiegt sich das Bauteil geringfügig und dieses Verbiegen ist durch eine Bewegung des Bauteils visuell im Bild sichtbar. Dabei können das Objekt und das Bauteil sich im Bild in unterschiedliche Richtungen bewegen. Berührt das Bauteil das Objekt noch nicht, so ist bei einer geringfügigen Bewegung des Objektes visuell im Bild noch keine Bewegung des Bauteils sichtbar.
Wenn eine Berührung des Bauteils mit dem Objekt festgestellt wird, wird ein weiteres Bewegen des Bauteils und/oder des Objekt gestoppt. Ferner, sobald das Bauteil das Objekt berührt, erfolgt ein Bestimmen eines von dem Bauteil und/oder dem Objekt bei dem Bewegen zurückgelegten Verstellwegs, wobei der Verstellweg entlang einer Geraden verläuft, welche einen ersten Punkt auf dem Bauteil in der ersten Ausgangsposition mit einem zweiten Punkt auf dem Objekt in der zweiten Ausgangsposition verbindet, wobei der zweite Punkt entlang dieser Geraden am nächsten zum ersten Punkt auf dem Bauteil angeordnet ist. Der erste Punkt befindet sich beispielsweise auf einer ersten Oberfläche des Bauteils und der zweite Punkt befindet sich beispielsweise auf einer zweiten Oberfläche des Objekts. Die erste Oberfläche und die zweite Oberfläche sind zumindest teilweise, beispielsweise vollständig, zueinander gerichtet. Der Verstellweg entspricht dem Abstand zwischen dem Bauteil in der ersten Ausgangsposition und dem Objekt in der zweiten Ausgangsposition.
Die Erfindung betrifft ein weiteres Verfahren, nämlich ein Verfahren zum Einstellen einer Position mindestens eines Bauteils eines Teilchenstrahlgeräts relativ zu einem Objekt, wobei mit dem Teilchenstrahlgerät das Objekt analysiert und/oder bearbeitet wird. Mit anderen Worten ausgedrückt wird das Bauteil in Bezug auf das Objekt positioniert. Das Bauteil ist als eine Gaszuführungseinrichtung, als ein Teilchendetektor, als ein Strahlendetektor, als ein Manipulator zur Bearbeitung des Objekts, als eine Halteeinrichtung zum Halten des Objekts, als eine Einrichtung zum Entnehmen mindestens eines Teils des Objekts aus dem Objekt, als eine Lichtstrahlquelle und/oder als eine Teilchenstrahlquelle ausgebildet. Die vorstehende Aufzählung ist allerdings nicht abschließend. Vielmehr kann die Erfindung für jedes Bauteil des Teilchenstrahlgeräts verwendet werden, dessen Position relativ zu dem Objekt in dem Teilchenstrahlgerät einstellbar ist.
Das Teilchenstrahlgerät umfasst mindestens einen Strahlerzeuger zur Erzeugung eines Teilchenstrahls mit geladenen Teilchen. Ferner weist das Teilchenstrahlgerät mindestens eine optische Achse auf, entlang derer der Teilchenstrahl geführt wird. Ferner ist das Teilchenstrahlgerät mit mindestens einer Objektivlinse zur Fokussierung des Teilchenstrahls auf das Objekt und mit mindestens einem Vakuumbereich versehen, in welchem das oben genannte Bauteil angeordnet ist. Beispielsweise ist der Vakuumbereich als Probenkammer des Teilchenstrahlgeräts und/oder als Teil eines Strahlführungsrohrs des Teilchenstrahlgeräts ausgebildet.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Soll-Position des Bauteils festgelegt. Dies ist eine Position, welche besonders gut geeignet ist, um einen gewünschten Effekt zu erzielen. Für eine Gaszuführungseinrichtung ist dies beispielsweise die Position, in der eine ausreichend gute Ablagerung von Material auf eine Oberfläche des Objekts erzielbar ist. Für einen Teilchendetektor ist dies beispielsweise die Position, in der eine besonders gute Detektion von Teilchen erzielbar ist. Das Bauteil weist in der Soll-Position einen ersten Objektabstand zum Objekt auf, wobei der erste Objektabstand durch die Länge einer ersten Gerade gegeben ist, welche parallel zur optischen Achse oder senkrecht zu einer Flächennormalen des Objekts ausgerichtet ist. Ferner verbindet die erste Gerade einen ersten Punkt auf dem Bauteil mit einem zweiten Punkt auf dem Objekt, wobei der zweite Punkt entlang der ersten Geraden am nächsten zum ersten Punkt auf dem Bauteil angeordnet ist. Der erste Punkt befindet sich beispielsweise auf einer ersten Oberfläche des Bauteils und der zweite Punkt befindet sich beispielsweise auf einer zweiten Oberfläche des Objekts. Die erste Oberfläche und die zweite Oberfläche sind zumindest teilweise, beispielsweise vollständig, aufeinander zugerichtet.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst auch ein Bestimmen einer Ist-Position des Bauteils. Es wird demnach bestimmt, in welcher Position sich das Bauteil tatsächlich befindet. Das Bestimmen der Ist-Position des Bauteils erfolgt durch Bestimmen eines zweiten Objektabstands, welcher das Bauteil in der Ist-Position zum Objekt aufweist. Das Bestimmen des zweiten Objektabstands umfasst nun zwei Schritte. Zum einen wird das Bauteil von einer ersten Ausgangsposition relativ in Richtung des Objekts bewegt, das sich in einer zweiten Ausgangsposition befindet. Mit anderen Worten ausgedrückt wird das Bauteil von der ersten Ausgangsposition in Richtung des Objekts bewegt und/oder das Objekt wird von der zweiten Ausgangsposition in Richtung des Bauteils bewegt. Dies erfolgt solange, bis das Bauteil das Objekt berührt. Die Berührung des Objekts mit dem Bauteil wird beispielsweise auf die weiter oben oder unten genannten Arten bestimmt. Sobald das Bauteil das Objekt berührt, erfolgt zum anderen ein Bestimmen eines von dem Bauteil und/oder dem Objekt bei dem Bewegen zurückgelegten Verstellwegs. Der Verstellweg verläuft entlang der ersten Geraden. Der zurückgelegte Verstellweg entspricht dem zweiten Objektabstand.
Es erfolgt ein Vergleichen des ersten Objektabstands, welcher die Soll-Position darstellt, mit dem zweiten Objektabstand der Ist-Position. Wenn der erste Objektabstand nicht mit dem zweiten Objektabstand übereinstimmt, dann wird das Bauteil relativ zum Objekt bewegt, bis der erste Objektabstand und der zweite Objektabstand übereinstimmen. Mit anderen Worten ausgedrückt wird die Ist-Position des Bauteils relativ zum Objekt hin geändert, bis die Ist-Position der Soll-Position entspricht.
Die Erfindung beruht insbesondere auf der Überlegung, dass durch die Berührung des Objekts mit dem Bauteil der Objektabstand zwischen dem Objekt und dem Bauteil einfach und schnell bestimmbar ist. Es ist dann einfach möglich, die Ist-Position derart zu ändern, dass das Bauteil in die Soll-Position gebracht werden kann. Dies ist beispielsweise eine Position, welche besonders gut geeignet ist, um einen gewünschten Effekt zu erzielen. Für eine Gaszuführungseinrichtung ist dies beispielsweise die Position, in der eine ausreichend gute Ablagerung von Material auf eine Oberfläche des Objekts erzielbar ist. Für einen Teilchendetektor ist dies beispielsweise die Position, in der eine besonders gute Detektion von Teilchen erzielbar ist.
Bei einer Ausführungsform ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, einen Achsenabstand zu berücksichtigen. So weist bei dieser Ausführungsform das Bauteil in der Soll-Position einen ersten Achsenabstand zur optischen Achse auf, wobei der erste Achsenabstand durch die Länge einer zweiten Geraden gegeben ist, welche senkrecht zur optischen Achse ausgerichtet ist und welche einen dritten Punkt auf der optischen Achse mit einem vierten Punkt auf dem Bauteil verbindet, wobei der vierte Punkt am nächsten zum dritten Punkt auf der optischen Achse angeordnet ist. Der vierte Punkt ist beispielsweise auf einer Oberfläche des Bauteils angeordnet. Das Bauteil weist in der Ist-Position einen zweiten Achsenabstand auf, wobei der zweite Achsenabstand durch die Länge einer dritten Geraden gegeben ist, welche senkrecht zur optischen Achse ausgerichtet ist und welche einen fünften Punkt auf der optischen Achse mit einem sechsten Punkt auf dem Bauteil verbindet, wobei der sechste Punkt am nächsten zum fünften Punkt auf der optischen Achse angeordnet ist. Beispielsweist ist der sechste Punkt auf der Oberfläche des Bauteils angeordnet. Der sechste Punkt ist beispielsweise identisch zu dem vierten Punkt. Bei der Ausführungsform der Erfindung erfolgt bei dem Festlegen der Soll-Position des Bauteils auch ein Festlegen des ersten Achsenabstands. Demnach soll das Bauteil in der Soll-Position den ersten Achsenabstand aufweisen. Ferner ist bei dieser Ausführungsform vorgesehen, dass das Bestimmen der Ist-Position des Bauteils ein Bestimmen des zweiten Achsenabstands umfasst. Es erfolgt ein Vergleichen des ersten Achsenabstands mit dem zweiten Achsenabstand. Wenn der erste Achsenabstand dem zweiten Achsenabstand nicht entspricht, erfolgt das Bewegen des Bauteils relativ zum Objekt solange, bis der erste Achsenabstand und der zweite Achsenabstand übereinstimmen.
Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass das Bestimmen des zweiten Achsenabstands des Bauteils zur optischen Achse durch folgende Schritte erfolgt. Zunächst wird der Teilchenstrahl über das Objekt und an das Bauteil geführt. Gleichzeitig werden Wechselwirkungsteilchen und/oder Wechselwirkungsstrahlung mit mindestens einem Detektor detektiert, wobei die Wechselwirkungsteilchen und/oder die Wechselwirkungsstrahlung durch eine Wechselwirkung des Teilchenstrahls mit dem Objekt und/oder dem Bauteil erzeugt werden. Der Detektor erzeugt Detektionssignale, welche verwendet werden, um ein Bild des Objekts und des Bauteils zu erzeugen. Unter Verwendung des Bildes wird dann der zweite Achsenabstand gemessen. Demnach ist es bei dieser Ausführungsform vorgesehen, den zweiten Achsenabstand visuell zu bestimmen.
Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass das Bauteil beweglich ausgebildet ist. Demnach ist die Position des Bauteils einstellbar. Beispielsweise ist das Bauteil entlang mindestens einer der folgenden Achsen beweglich ausgebildet, nämlich einer ersten Bauteil-Achse, einer zweiten Bauteil-Achse und einer dritten Bauteil-Achse, wobei mindestens zwei der vorgenannten Achsen senkrecht zueinander ausgerichtet sind. Bei einer weiteren Ausführungsform ist das Bauteil beispielsweise um eine erste Bauteil-Rotationsachse und/oder um eine zweite Bauteil-Rotationsachse drehbar ausgebildet. Das Ausführungsbeispiel sieht nun vor, dass das Bauteil zum Objekt hin bewegt wird, wenn der zweite Objektabstand bestimmt wird. Beispielsweise erfolgt die Bewegung des Bauteils entlang einer Geraden, die parallel zur optischen Achse des Teilchenstrahlgeräts ausgerichtet ist. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist vorgesehen, das Bauteil entlang einer Geraden zu bewegen, die parallel zu einer Flächennormalen des Objekts ausgerichtet ist.
Bei einem wiederum weiteren Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass das Teilchenstrahlgerät mindestens einen beweglichen Objektträger zur Aufnahme des Objekts aufweist. Beispielsweise ist der Objektträger entlang mindestens einer der folgenden Achsen beweglich ausgebildet, nämlich einer ersten Achse, einer zweiten Achse und einer dritten Achse, wobei mindestens zwei der vorgenannten Achsen senkrecht zueinander ausgerichtet sind. Beispielsweise ist bei einer Ausführungsform vorgesehen, dass der Objektträger um eine erste Rotationsachse und/oder um eine zweite Rotationsachse drehbar ausgebildet ist. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, dass der Objektträger zum Bauteil hin bewegt wird. Beispielsweise erfolgt die Bewegung des Objektträgers entlang der optischen Achse des Teilchenstrahlgeräts. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist vorgesehen, den Objektträger entlang der Flächennormalen des Objekts zu bewegen.
Insofern können drei verschiedene Bewegungen bei der Bestimmung des Abstands und/oder des zweiten Objektabstandes erfolgen, die oben bereits kurz erläutert wurden. Zum einen kann das Bauteil zum Objekt hinbewegt werden. Zum anderen kann das Objekt zum Bauteil hinbewegt werden. Bei einer wiederum weiteren Ausführungsform können sowohl das Bauteil zum Objekt hin als auch das Objekt durch Bewegung des Objektträgers zum Bauteil hin bewegt werden.
Die Erfindung betrifft auch ein weiteres Verfahren, nämlich ein Verfahren zum Bearbeiten und/oder Analysieren eines Objekts mit einem Teilchenstrahlgerät. Dieses Verfahren weist zum einen das Einstellen einer Position eines Bauteils eines Teilchenstrahlgeräts mit einem Verfahren auf, das mindestens eines der oben oder unten genannten Merkmale oder eine Kombination von mindestens zwei der oben oder unten genannten Merkmale aufweist. Im Anschluss daran erfolgen ein Bearbeiten und/oder ein Analysieren des Objekts, wobei das Bauteil sich dann in der eingestellten Position befindet.
Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode, der in einen Prozessor ladbar oder geladen ist und der bei Ausführung ein Teilchenstrahlgerät derart steuert, dass ein Verfahren mit mindestens einem der oben genannten oder weiter unten genannten Merkmale oder mit einer Kombination mit mindestens zwei der oben oder weiter unten genannten Merkmale ausgeführt wird.
Die Erfindung betrifft ferner ein Teilchenstrahlgerät zur Analyse und/oder Bearbeitung eines Objekts, das mindestens einen Strahlerzeuger zur Erzeugung eines Teilchenstrahls mit geladenen Teilchen aufweist. Das Teilchenstrahlgerät weist mindestens eine optische Achse auf, entlang derer der Teilchenstrahl führbar ist oder geführt wird. Ferner ist das Teilchenstrahlgerät mit mindestens einer Objektivlinse zur Fokussierung des Teilchenstrahls auf das Objekt versehen. Darüber hinaus weist das Teilchenstrahlgerät mindestens einen Objektträger zur Anordnung des Objekts und mindestens einen Vakuumbereich auf, in welchem ein Bauteil des Teilchenstrahlgeräts angeordnet ist. Der Vakuumbereich kann beispielsweise als Probenkammer und/oder als Teil eines Strahlführungsrohrs des Teilchenstrahlgeräts ausgebildet sein. Das Bauteil des Teilchenstrahlgeräts ist beispielsweise als eine Gaszuführungseinrichtung, als ein Teilchendetektor, als ein Strahlendetektor, als ein Manipulator zur Bearbeitung des Objekts, als eine Halteeinrichtung für das Objekt, als eine Einrichtung zum Entnehmen mindestens eines Teils des Objekts aus dem Objekt, als eine Lichtstrahlquelle und/oder als eine Teilchenstrahlquelle ausgebildet. Der Objektträger und/oder das Bauteil sind verstellbar ausgebildet. Das Teilchenstrahlgerät weist mindestens einen Prozessor auf, in dem ein vorgenanntes Computerprogrammprodukt geladen ist.
Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Teilchenstrahlgeräts ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass der Objektträger entlang mindestens einer der folgenden Achsen beweglich ausgebildet ist, nämlich einer ersten Achse, einer zweiten Achse und einer dritten Achse. Beispielsweise sind mindestens zwei der vorgenannten Achsen senkrecht zueinander ausgerichtet. Insbesondere ist es vorgesehen, dass sämtliche Achsen senkrecht zueinander ausgerichtet sind.
Bei einem wiederum weiteren Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Teilchenstrahlgeräts ist es zusätzlich oder alternativ hierzu vorgesehen, dass der Objektträger um eine erste Rotationsachse und/oder um eine zweite Rotationsachse drehbar ausgebildet ist.
Bei einer wiederum weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Teilchenstrahlgeräts ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass das Bauteil mindestens entlang einer der folgenden Achsen beweglich ausgebildet ist, nämlich einer ersten Bauteil-Achse, einer zweiten Bauteil-Achse und einer dritten Bauteil-Achse. Insbesondere ist es vorgesehen, dass mindestens zwei der vorgenannten Achsen senkrecht zueinander ausgerichtet sind. Insbesondere ist es vorgesehen, dass sämtliche Bauteil-Achsen zueinander jeweils senkrecht ausgerichtet sind.
Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Teilchenstrahlgeräts ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass das Bauteil um eine erste Bauteil-Rotationsachse und/oder um eine zweite Bauteil-Rotationsachse drehbar ausgebildet ist.
Bei einer wiederum weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Teilchenstrahlgeräts ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass der Strahlerzeuger als ein erster Strahlerzeuger und der Teilchenstrahl als ein erster Teilchenstrahl mit ersten geladenen Teilchen ausgebildet ist, wobei die optische Achse als eine erste optische Achse ausgebildet ist, entlang derer der erste Teilchenstrahl führbar ist und wobei die Objektivlinse als eine erste Objektivlinse zur Fokussierung des ersten Teilchenstrahls auf das Objekt ausgebildet ist. Das Teilchenstrahlgerät weist ferner mindestens einen zweiten Strahlerzeuger zur Erzeugung eines zweiten Teilchenstrahls mit zweiten geladenen Teilchen, mindestens eine zweite optische Achse, entlang derer der zweite Teilchenstrahl führbar ist, und mindestens eine zweite Objektivlinse zur Fokussierung des zweiten Teilchenstrahls auf das Objekt auf.
Bei einer wiederum weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass das Teilchenstrahlgerät als ein Elektronenstrahlgerät und/oder als ein Ionenstrahlgerät ausgebildet ist.
Die Erfindung betrifft auch eine Gaszuführungseinrichtung zur Zuführung mindestens eines Gases zu einem Objekt, das in einem Teilchenstrahlgerät analysierbar oder bearbeitbar ist. Beispielsweise ist das Teilchenstrahlgerät das bereits oben genannte Teilchenstrahlgerät und/oder ein Teilchenstrahlgerät, das weiter unten beschrieben ist. Die Gaszuführungseinrichtung weist mindestens einen Gaseinlass zum Einlass mindestens eines Gases in die Gaszuführungseinrichtung auf. Ferner weist die Gaszuführungseinrichtung mindestens einen Gasauslass zum Auslass des Gases aus der Gaszuführungseinrichtung auf. Darüber hinaus ist die Gaszuführungseinrichtung mit mindestens einer Aufnahmeeinheit versehen, an welcher der Gaseinlass und/oder der Gasauslass angeordnet ist/sind. In der Aufnahmeeinheit ist ein beweglich ausgebildeter Manipulator zur Bearbeitung und/oder zur Anordnung des Objekts angeordnet.
Die Gaszuführungseinrichtung verbindet die Vorteile eines Manipulators und einer Gaszuführungseinrichtung in einer einzelnen Baueinheit. Das Gas wird stets dort zugeführt, wo es gewünscht ist. Es ist demnach sichergestellt, dass stets eine ausreichende Menge Gas zur Verfügung steht, um eine Abscheidung von Material auf der Oberfläche des Objekts zu ermöglichen. Gleichzeitig ist der Manipulator stets derart ausreichend positionierbar, dass er im Bereich einer zu bearbeitenden Stelle auf der Oberfläche des Objekts angeordnet ist.
Bei der erfindungsgemäßen Gaszuführungseinrichtung ist es insbesondere vorgesehen, dass der Manipulator innerhalb der Aufnahmeeinheit mittels einer Positioniereinrichtung beispielsweise vor- und zurückgezogen werden kann und/oder beispielsweise gedreht oder seitlich bewegt werden kann. Der Manipulator kann auch derart bewegt und positioniert werden, dass er in der Aufnahmeeinheit geschützt angeordnet ist.
Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gaszuführungseinrichtung ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass der Manipulator in der Aufnahmeeinheit derart zu einer Wandung der Aufnahmeeinheit angeordnet ist, dass zwischen dem Manipulator und der Wandung ein Gasdurchflusskanal gebildet ist. Somit ist sichergestellt, dass ausreichend Gas das Objekt erreicht.
Bei einer wiederum weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gaszuführungseinrichtung ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass an der Gaszuführungseinrichtung eine Positioniereinrichtung zur Bewegung des Manipulators angeordnet ist. Beispielsweise erfolgt die Bewegung wie oben bereits erläutert. Bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gaszuführungseinrichtung ist es vorgesehen, dass sich vom Gasauslass zur Positioniereinrichtung eine Längsachse erstreckt, entlang welcher der Manipulator beweglich ist. Der Manipulator wird mittels der Positioniereinrichtung bewegt. Beispielsweise ist die Positioniereinrichtung als Piezoaktor oder als Stellmotor ausgebildet. Die Erfindung ist auf diese Arten der Positioniereinrichtung aber nicht eingeschränkt. Vielmehr ist bei der Erfindung jede geeignete Art der Positioniereinrichtung verwendbar und einsetzbar.
Bei einer wiederum weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gaszuführungseinrichtung weist der Manipulator mindestens eine Manipulatorspitze auf. An dieser Manipulatorspitze kann beispielsweise das zu untersuchende Objekt oder ein Teil des zu untersuchenden Objekts angeordnet werden. Beispielsweise kann durch eine Gasdeposition Material derart an der Oberfläche des Objekts abgeschieden werden, dass die Manipulatorspitze mit dem Objekt verbunden wird.
Bei einer wiederum weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gaszuführungseinrichtung ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass an der Aufnahmeeinheit mindestens eine Dichteinrichtung angeordnet ist. Der Manipulator ist an der Dichteinrichtung angeordnet. Somit ist beispielsweise sichergestellt, dass kein Gas in Richtung der Positioniereinrichtung fließen kann.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen mittels Figuren näher erläutert. Dabei zeigen
1 eine schematische Darstellung eines Teilchenstrahlgeräts;
2 eine schematische Darstellung eines Objekthalters für das Teilchenstrahlgerät gemäß 1;
3 eine weitere schematische Darstellung des Objekthalters nach 2;
4 eine schematische Darstellung eines Ablaufs von Schritten einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;
5 eine schematische Darstellung zur Erläuterung von Variablen zur Berechnung einer Soll-Position;
6 eine weitere schematische Darstellung zur Erläuterung der Variablen zur Berechnung einer Soll-Position;
7 eine schematische Darstellung eines Ablaufs von Schritten einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens; sowie
8 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Gaszuführungseinrichtung.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Teilchenstrahlgeräts 1, mit dem das Verfahren gemäß der Erfindung durchgeführt werden kann. Das Teilchenstrahlgerät 1 weist zwei Teilchenstrahlsäulen auf, nämlich eine erste Teilchenstrahlsäule 2 und eine zweite Teilchenstrahlsäule 45, die an einer Probenkammer 3 angeordnet sind. Die erste Teilchenstrahlsäule 2 ist als Elektronenstrahlsäule ausgebildet und ist hinsichtlich der Probenkammer 3 vertikal angeordnet.
Die erste Teilchenstrahlsäule 2 weist einen Strahlerzeuger 5 in Form einer Elektronenquelle – eine Kathode – und ein System bestehend aus einer ersten Elektrode 6 und einer zweiten Elektrode 7 auf. Die zweite Elektrode 7 bildet ein Ende eines Strahlführungsrohrs (nicht dargestellt). Beispielsweise ist der Strahlerzeuger 5 als thermischer Feldemitter ausgebildet. Elektronen, die aus dem Strahlerzeuger 5 austreten, werden aufgrund einer Potentialdifferenz zwischen dem Strahlerzeuger 5 und der zweiten Elektrode 7 auf ein vorgebbares Potential beschleunigt und bilden einen Primärelektronenstrahl. Das Strahlführungsrohr ist durch eine Öffnung einer als Objektiv 16 wirkenden Magnetlinse geführt. Das Objektiv 16 ist mit Polschuhen (nicht dargestellt) versehen, in denen Spulen (nicht dargestellt) angeordnet sind. Ferner sind Rastereinrichtungen 13 vorgesehen, durch die der Primärelektronenstrahl abgelenkt und über ein in der Probenkammer 3 angeordnetes Objekt 4 gerastert werden kann. Das Objekt 4 ist an einem verstellbaren Objekthalter 8 angeordnet. Der Objekthalter 8 ist in drei zueinander senkrecht angeordneten Richtungen – nämlich einer x-Richtung, einer y-Richtung und einer z-Richtung – beweglich ausgebildet. Ferner ist er um eine erste Rotationsachse und um eine zweite Rotationsachse drehbar, wobei die erste Rotationsachse und die zweite Rotationsachse senkrecht zueinander angeordnet sind. Es wird explizit darauf hingewiesen, dass der Objekthalter 8 zusätzlich oder alternativ auch entlang mindestens einer weiteren Achse beweglich ist oder um mindestens eine weitere Achse drehbar ist.
Zur Bildgebung werden Sekundärelektronen und/oder Rückstreuelektronen, die aufgrund der Wechselwirkung des Primärelektronenstrahls mit dem Objekt 4 entstehen, durch eine Detektoranordnung des Teilchenstrahlgeräts 1 detektiert. Hierzu ist ein erster Detektor 14 objektseitig entlang einer ersten optischen Achse 17 der ersten Teilchenstrahlsäule 2 angeordnet, während ein zweiter Detektor 15 entlang der ersten optischen Achse 17 quellenseitig (also in Richtung des Strahlerzeugers 5) angeordnet ist. Sowohl der erste Detektor 14 als auch der zweite Detektor 15 sind in Richtung des Objekts 4 bzw. des vor dem Objekt 4 angeordneten Raums orientiert. Ferner sind der erste Detektor 14 und der zweite Detektor 15 in axialer Richtung versetzt zueinander angeordnet. Es wird explizit darauf hingewiesen, dass das Teilchenstrahlgerät 1 zusätzlich oder alternativ mit mindestens einem weiteren Detektor versehen sein kann. Beispielsweise weist das Teilchenstrahlgerät einen dritten Detektor 52 auf, der in der Probenkammer 3 angeordnet ist. Der dritten Detektor 52 ist mit einer Steuereinheit 109 verbunden, welche einen Prozessor 110 aufweist. Der dritte Detektor 52 ist verstellbar ausgebildet und kann entlang drei zueinander senkrecht ausgerichteter Achsen bewegt werden. Die Bewegung des dritten Detektors 52 wird mittels der Steuereinheit 109 gesteuert.
Die zweite Teilchenstrahlsäule 45 ist als Ionenstrahlsäule ausgebildet und ist um einen Winkel von ca. 50° gekippt zur ersten Teilchenstrahlsäule 2 angeordnet. Die zweite Teilchenstrahlsäule 45 weist einen Ionenstrahlerzeuger 38 auf. Der Ionenstrahlerzeuger 38 erzeugt Ionen, die einen Ionenstrahl bilden. Beispielsweise wird der Ionenstrahl aus Edelgasionen gebildet. Insbesondere ist es vorgesehen, den Ionenstrahl aus Argon-Ionen zu bilden. Die Erfindung ist aber nicht auf Argon-Ionen eingeschränkt. Vielmehr sind auch andere Ionenarten verwendbar, beispielsweise Ga-Ionen, Au-Ionen, Si-Ionen und/oder He-Ionen.
Die Ionen werden mittels einer Extraktionselektrode 39 auf ein vorgebbares Potential beschleunigt. Der Ionenstrahl gelangt dann durch eine Ionenoptik der zweiten Teilchenstrahlsäule 45, wobei die Ionenoptik eine Kondensorlinse 40 und eine Anordnung von weiteren Linsen 41 aufweist. Die Linsen 41 – in Form einer Objektivlinse – erzeugen eine fokussierte Ionensonde, die auf das Objekt 4 trifft. Oberhalb der Linsen 41 – also in Richtung des Ionenstrahlerzeugers 38 – sind eine auswählbare Blende 42, eine erste Elektrodenanordnung 43 und eine zweite Elektrodenanordnung 44 angeordnet, wobei die erste Elektrodenanordnung 43 und die zweite Elektrodenanordnung 44 als Rasterelektroden ausgebildet sind.
Der Ionenstrahl wird entlang einer zweiten optischen Achse 46 geführt. Mittels der ersten Elektrodenanordnung 43 und der zweiten Elektrodenanordnung 44 wird der Ionenstrahl über die Oberfläche des Objekts 4 gerastert, wobei die erste Elektrodenanordnung 43 in eine erste Richtung und die zweite Elektrodenanordnung 44 in eine zweite Richtung wirken, welche der ersten Richtung entgegengesetzt ist. Damit erfolgt das Rastern zum Beispiel in x-Richtung. Das Rastern in einer dazu senkrechten y-Richtung erfolgt durch weitere, um 90° verdrehte Elektroden (nicht dargestellt) an der ersten Elektrodenanordnung 43 und an der zweiten Elektrodenanordnung 44.
Die zweite Teilchenstrahlsäule 45 hat zwei Funktionen. Zum einen kann sie zur Abbildung eines interessierenden Bereichs auf der Oberfläche des Objekts 4 verwendet werden. Wechselwirkungsteilchen werden mit dem ersten Detektor 14 oder dem zweiten Detektor 15 erfasst. Alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass die Wechselwirkungsteilchen mit einem weiteren Detektor – beispielsweise mit dem dritten Detektor 52 – erfasst werden. Zum anderen dient sie aber auch zur Bearbeitung des interessierenden Bereichs auf der Oberfläche des Objekts 4.
Ferner ist an der Probenkammer 3 eine Lichtstrahleinrichtung 48 angeordnet, mit der ein Lichtstrahl auf das Objekt 4 geführt werden kann. Beispielsweise stellt die Lichtstrahleinrichtung 48 einen Laserstrahl zur Verfügung, welcher beispielsweise eine Wellenlänge aus dem Bereich von 0,1 μm bis 250 μm aufweist. Als Lichtstrahleinrichtung 48 eignen sich insbesondere CO₂-Laser, Excimer-Laser, Festkörper-Laser, Halbleiter-Laser und Farbstoff-Laser. Die Erfindung ist aber nicht auf die vorgenannten Laserarten eingeschränkt. Vielmehr kann jeder geeignete Laser verwendet werden. Alternativ oder zusätzlich hierzu ist es vorgesehen, dass der Lichtstrahl als UV-Licht, beispielsweise mit einer Wellenlänge von 1 nm bis 400 nm bereitgestellt wird. Die Lichtstrahleinrichtung 48 ist in drei zueinander senkrecht angeordneten Richtungen – nämlich einer x-Richtung, einer y-Richtung und einer z-Richtung – beweglich ausgebildet. Ferner ist sie um eine erste Rotationsachse und um eine zweite Rotationsachse drehbar, wobei die erste Rotationsachse und die zweite Rotationsachse senkrecht zueinander angeordnet sind. Die Bewegung in die verschiedenen Richtungen und/oder die Drehungen um die erste Rotationsachse sowie die zweite Rotationsachse werden mittels einer Bewegungseinrichtung 50 gesteuert. Die Bewegungseinrichtung 50 ist mit der Steuereinrichtung 109 verbunden und wird durch die Steuereinrichtung 109 angesteuert.
Das Teilchenstrahlgerät 1 weist ferner eine erste Gaszuführungseinrichtung 18 auf, welche der Zuführung eines Gases an eine bestimmte Position auf der Oberfläche des Objekts 4 dient. Das Gas ist in einem ersten Gasvorrats-System 19 aufgenommen. Die erste Gaszuführungseinrichtung 18 ist mit einer ersten Zuleitung 20 versehen. Die erste Zuleitung 20 weist in Richtung des Objekts 4 eine erste Kanüle 21 auf, welche in die Nähe der bestimmten Position auf der Oberfläche des Objekts 4 beispielsweise in einem Abstand von 10 μm bis 1 mm bringbar ist. Die erste Kanüle 21 weist eine Zuführungsöffnung auf, deren Durchmesser beispielsweise im Bereich von 10 μm bis 1000 μm, beispielsweise im Bereich von 400 μm bis 600 μm liegt. Die erste Gaszuführungseinrichtung 18 ist ferner mit einer ersten Verstelleinheit 22 versehen, welche eine Verstellung der Position der ersten Kanüle 21 in alle drei Raumrichtungen – nämlich der x-Richtung, der y-Richtung und der z-Richtung – sowie eine Verstellung der Orientierung der ersten Kanüle 21 durch eine Drehung und/oder eine Kippung ermöglicht. Die erste Verstelleinheit 22 ist mit der Steuereinrichtung 109 verbunden und wird durch die Steuereinrichtung 109 angesteuert.
Zusätzlich zu der ersten Gaszuführungseinrichtung 18 ist eine zweite Gaszuführungseinrichtung 23 vorgesehen, welche zur Zuführung eines Precursor für eine Schutzschicht – nachfolgend Schutzschicht-Precursor genannt – zu der bestimmten Position auf der Oberfläche des Objekts 4 vorgesehen ist. Der Schutzschicht-Precursor, beispielsweise ein Metall-Precursor, dient bei Wechselwirkung mit einem Teilchenstrahl oder einem Lichtstrahl der Aufbringung einer Schutzschicht auf das Objekt 4 derart, dass Teilbereiche auf der Oberfläche des Objekts 4 abgedeckt und geschützt sind. Der Schutzschicht-Precursor ist gasförmig und in einem zweiten Gas-Vorratssystem 24 aufgenommen. Ferner ist die zweite Gaszuführungseinrichtung 23 mit einer zweiten Zuleitung 25 versehen, welche in die Probenkammer 3 hineinragt. Die zweite Zuleitung 25 weist in Richtung des Objekts 4 eine zweite Kanüle 26 auf, welche in die Nähe des vorgebbaren Ortes auf der Oberfläche des Objekts 4 beispielsweise in einen Abstand von 10 μm bis 1 mm bringbar ist. Die zweite Kanüle 26 weist eine Zuführungsöffnung auf, deren Durchmesser beispielsweise im Bereich von 10 μm bis 1000 μm, beispielsweise im Bereich von 400 μm bis 600 μm, liegt. Die zweite Gaszuführungseinrichtung 23 ist ferner mit einer zweiten Verstelleinheit 27 versehen, welche eine Verstellung der Position der zweiten Kanüle 26 in alle drei Raumrichtungen – nämlich der x-Richtung, der y-Richtung und der z-Richtung – sowie eine Verstellung der Orientierung der zweiten Kanüle 26 durch eine Drehung und/oder Kippung ermöglicht. Die zweite Verstelleinheit 27 ist mit der Steuereinrichtung 109 verbunden und wird durch die Steuereinrichtung 109 angesteuert.
Das erste Gas-Vorratssystem 19 der ersten Gaszuführungseinrichtung 18 und/oder das zweite Gas-Vorratssystem 24 der zweiten Gaszuführungseinrichtung 23 sind bei weiteren Ausführungsbeispielen nicht direkt an der ersten Gaszuführungseinrichtung 18 bzw. der zweiten Gaszuführungseinrichtung 23 angeordnet. Vielmehr ist es bei diesen weiteren Ausführungsbeispielen vorgesehen, dass das erste Gas-Vorratssystem 19 und/oder das zweite Gas-Vorratssystem 24 beispielsweise an einer Wand eines Raums angeordnet ist/sind, in dem sich das Teilchenstrahlgerät 1 befindet. Die erste Gaszuführungseinrichtung 18 dient der Zuführung des gasförmigen Kontrastmittel-Precursor, wobei der Ionenstrahl und der gasförmige Kontrastmittel-Precursor an der bestimmten Position auf der Oberfläche des Objekts 4 derart wechselwirken, dass sich eine Kontrastmittelschicht an dem bestimmten Ort an der Oberfläche des Objekts 4 ablagert. Entsprechendes gilt für die zweite Gaszuführungseinrichtung 23. Diese dient der Zuführung des Schutzschicht-Precursor, wobei der Ionenstrahl und der Schutzschicht-Precursor an der bestimmten Position auf der Oberfläche des Objekts 4 derart wechselwirken, dass sich eine Schutzschicht an dem bestimmten Ort an der Oberfläche des Objekts 4 ablagert.
Es wird explizit darauf hingewiesen, dass die oben beschriebenen Gaszuführungseinrichtungen nur beispielhaft zu verstehen sind. Die Erfindung ist auf die vorbeschriebenen Gaszuführungseinrichtungen nicht eingeschränkt. Vielmehr ist jede geeignete Gaszuführungseinrichtung oder sind jede geeignete Gaszuführungseinrichtungen für die Erfindung verwendbar, insbesondere ein Gaszuführungssystem mit zahlreichen Gaszuführungseinrichtungen.
Nachfolgend wird nun auf den Objekthalter 8 näher eingegangen. Der Objekthalter 8 ist als beweglicher Probentisch ausgebildet, welcher in den 2 und 3 schematisch dargestellt ist. Es wird bereits jetzt darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf den hier beschriebenen Objekthalter 8 eingeschränkt ist. Vielmehr kann die Erfindung für jegliche Ausgestaltung eines beweglichen Objekthalters vorgesehen sein. Der Objekthalter 8 weist eine Probenaufnahme 100 auf, an der das Objekt 4 angeordnet wird. Der als Probentisch ausgebildete Objekthalter 8 weist Bewegungselemente auf, welche eine Bewegung des Objekthalters 8 derart sicherstellen, dass ein interessierender Bereich auf dem Objekt 4 mittels eines Teilchenstrahls untersucht werden kann. Die Bewegungselemente sind in den 2 und 3 schematisch dargestellt und werden nachfolgend erläutert.
Der Objekthalter 8 weist ein erstes Bewegungselement 101 an einem Gehäuse 102 der Probenkammer 3 auf, in welcher der Objekthalter 8 angeordnet ist und welche mit den vorgenannten Teilchenstrahlsäulen 2 und 45 verbunden ist. Mit dem ersten Bewegungselement 101 wird eine Bewegung des Objekthalters 8 entlang der z-Achse – einer ersten Translationsachse – ermöglicht. Ferner ist ein zweites Bewegungselement 103 vorgesehen. Das zweite Bewegungselement 103 ermöglicht eine Drehung des Objekthalters 8 um eine erste Rotationsachse 104, welche auch als Tilt-Achse bezeichnet wird. Dieses zweite Bewegungselement 103 dient einer Kippung des in der Probenaufnahme 100 angeordneten Objekts 4 um die erste Rotationsachse 104.
An dem zweiten Bewegungselement 103 ist wiederum ein drittes Bewegungselement 105 angeordnet, welches als Führung für einen Schlitten ausgebildet ist und sicherstellt, dass der Objekthalter 8 in x-Richtung – einer zweiten Translationsachse – beweglich ist. Der vorgenannte Schlitten ist wiederum ein weiteres Bewegungselement, nämlich ein viertes Bewegungselement 106. Das vierte Bewegungselement 106 ist derart ausgebildet, dass der Objekthalter 8 in y-Richtung – einer dritten Translationsachse – beweglich ist. Hierzu weist das vierte Bewegungselement 106 eine Führung auf, in dem ein weiterer Schlitten geführt wird, an dem die Probenaufnahme 100 angeordnet ist.
Die Probenaufnahme 100 ist wiederum mit einem fünften Bewegungselement 107 ausgebildet, welches es ermöglicht, dass die Probenaufnahme 100 um eine zweite Drehachse – einer zweiten Rotationsachse 108 – drehbar ist. Die zweite Rotationsachse 108 ist senkrecht zur ersten Rotationsachse 104 ausgerichtet.
Aufgrund der beschriebenen Anordnung weist der Objekthalter 8 des hier diskutierten Ausführungsbeispiels folgende kinematische Kette auf: erstes Bewegungselement 101 (Bewegung entlang der z-Achse) – zweites Bewegungselement 103 (Drehung um die erste Rotationsachse 104) – drittes Bewegungselement 105 (Bewegung entlang der x-Achse) – viertes Bewegungselement 106 (Bewegung entlang der y-Achse) – fünftes Bewegungselement 107 (Drehung um die zweite Rotationsachse 108).
Bei einem weiteren (hier nicht dargestellten) Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, weitere Bewegungselemente vorzusehen, so dass Bewegungen entlang weiterer translatorischer Achsen und/oder um weitere Rotationsachsen ermöglicht werden.
Wie aus der 3 ersichtlich ist, ist jedes der vorgenannten Bewegungselemente mit einem Schrittmotor verbunden. So ist das erste Bewegungselement 101 mit einem ersten Schrittmotor M1 verbunden und wird aufgrund einer von dem ersten Schrittmotor M1 zur Verfügung gestellten Antriebskraft angetrieben. Das zweite Bewegungselement 103 ist mit einem zweiten Schrittmotor M2 verbunden, welches das zweite Bewegungselement 103 antreibt. Das dritte Bewegungselement 105 ist wiederum mit einem dritten Schrittmotor M3 verbunden. Der dritte Schrittmotor M3 stellt eine Antriebskraft für das dritte Bewegungselement 105 zur Verfügung. Das vierte Bewegungselement 106 ist mit einem vierten Schrittmotor M4 verbunden, wobei der vierte Schrittmotor M4 das vierte Bewegungselement 106 antreibt. Ferner ist das fünfte Bewegungselement 107 mit einem fünften Schrittmotor M5 verbunden. Der fünfte Schrittmotor M5 stellt eine Antriebskraft zur Verfügung, welche das fünfte Bewegungselement 107 antreibt. Die vorgenannten Schrittmotoren M1–M5 werden durch die Steuereinheit 109 gesteuert. Die Steuereinheit 109 weist den Prozessor 110 auf, in dem ein Computerprogrammprodukt geladen ist, das ein weiter unten erläutertes Verfahren ausführen kann.
Die Steuereinheit 109 ist mit einer Bedieneinheit (nicht dargestellt) verbunden, welche die Positionen des als Probentisch ausgebildeten Objekthalters 8 steuert. Dabei kann zum Beispiel durch die Bedieneinheit eine Neuposition des Objekthalters 8 und damit eine Neuposition des Objekts 4 eingegeben werden. Nach dem Eingabebefehl fährt der Objekthalter 8 an die vorgegebene Neuposition. Dazu wird aus dem erforderlichen Verschiebeweg bzw. der erforderlichen Winkeländerung des Objekthalters 8 unter Kenntnis der Schrittweite des Antriebs (also derjenigen Verschiebungsstrecke oder desjenigen Kippwinkels, der pro Schritt des betreffenden Schrittmotors (M1–M5) erreicht wird) die zum Erreichen der Neuposition erforderliche Anzahl an Schritten für jeden der Schrittmotoren M1–M5 errechnet. Anschließend wird bestimmt, innerhalb welcher Schrittzahlen die Neuposition erzielt werden kann.
Die erste Gaszuführungseinrichtung 18, die zweite Gaszuführungseinrichtung 23, die Lichtstrahleinrichtung 48 und der dritte Detektor 52 sind Bauteile des Teilchenstrahlgeräts 1, deren Position in dem Teilchenstrahlgerät 1 einstellbar ist. Weitere Bauteile, deren Position in dem Teilchenstrahlgerät einstellbar ist, sind ein Manipulator zur Bearbeitung eines Objekts, eine Einrichtung zum Entnehmen mindestens eines Teils des Objekts aus dem Objekt und/oder eine Teilchenstrahlquelle.
4 zeigt schematisch ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Einstellung einer Position eines Bauteils in dem Teilchenstrahlgerät 1. Dieses wird beispielhaft für die erste Gaszuführungseinrichtung 18 erläutert. Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch auch zur Einstellung der Position von jedem weiteren der oben genannten Bauteile verwendbar.
In einem ersten Verfahrensschritt S1 erfolgt ein Positionieren der ersten Kanüle 21 der ersten Gaszuführungseinrichtung 18. Das Positionieren der ersten Kanüle 21 der ersten Gaszuführungseinrichtung 18 erfolgt an eine beliebige Position. Diese kann beispielsweise schon in der Nähe eines Bereiches auf der Oberfläche des Objekts 4 sein, zu welcher der gasförmige Kontrastmittel-Precursor geführt werden soll.
In einem weiteren Verfahrensschritt S2 erfolgt nun das Festlegen einer Soll-Position der ersten Kanüle 21 der ersten Gaszuführungseinrichtung 18. Die Soll-Position ist diejenige Position, welche die ersten Kanüle 21 einnehmen soll und welche derart gewählt wird, dass eine ausreichende Menge des gasförmigen Kontrastmittel-Precursor an den Bereich der Oberfläche des Objekts 4 geführt werden kann. In dieser Soll-Position ist die erste Kanüle 21 mit ihrer Spitze und Öffnung ausreichend gut auf den Bereich auf der Oberfläche des Objekts 4 ausgerichtet, zu dem der gasförmige Kontrastmittel-Precursor geführt werden soll. Bei einem besonderen Ausführungsbeispiel wird die Soll-Position derart gewählt, dass die erste Kanüle 21 in einem Abstand von wenigen μm, beispielsweise 1 μm bis 10 μm, von dem Koinzidenzpunkt des Elektronenstrahls und des Ionenstrahls angeordnet ist und mit ihrer Spitze zu dem Koinzidenzpunkt hin ausgerichtet ist. Die Soll-Position kann beispielsweise aus Erfahrungswerten bestimmt werden. Sie kann jedoch auch berechnet werden. Dies wird nun anhand der 5 und 6 näher erläutert.
Die 5 zeigt die erste optische Achse 17 der ersten Teilchenstrahlsäule 2. Im Koinzidenzpunkt 123 trifft die zweite optische Achse (nicht dargestellt) der zweiten Teilchenstrahlsäule 45 auf die erste optische Achse 17 der ersten Teilchenstrahlsäule 2. Der Koinzidenzpunkt 123 liegt auf der Oberfläche 124 des Objekts 4. Dieses ist der Bearbeitungspunkt. Mit anderen Worten ausgedrückt befindet sich am Koinzidenzpunkt 123 der Bereich auf der Oberfläche 124 des Objekts 4, der bearbeitet und/oder analysiert werden soll. Dargestellt ist auch die erste Kanüle 21 der ersten Gaszuführungseinrichtung 18. Die erste Kanüle 21 weist einen zylindrischen Querschnitt auf. Durch den Kreismittelpunkt 126 des zylindrischen Querschnitts verläuft eine Längsachse 125, welche auf den Koinzidenzpunkt 123 ausgerichtet werden soll. Die 6 zeigt eine Aufsicht entlang der ersten optischen Achse 17 der ersten Teilchenstrahlsäule 2 auf die Anordnung, die schematisch in 5 dargestellt ist.
In den 5 und 6 sind Variablen eingezeichnet, deren Bedeutung nun nachfolgend erläutert wird.
Mit A ist der Achsenabstand zwischen der ersten optischen Achse 17 und dem Rand der ersten Kanüle 21 bezeichnet. Der Achsenabstand ist durch die Länge einer Geraden gegeben, welche senkrecht zur optischen Achse 17 ausgerichtet ist und welche einen Punkt P1 auf der ersten optischen Achse 17 mit einem Punkt P2 auf der zur ersten optischen Achse 17 gerichteten Oberfläche der ersten Kanüle 21 verbindet, wobei der Punkt P1 auf der ersten optischen Achse 17 am nächsten zu dem Punkt P2 auf der Oberfläche der ersten Kanüle 21 angeordnet ist.
Mit d ist der äußere effektive Durchmesser der ersten Kanüle 21 bezeichnet. Er ist festgelegt durch die Geometrie der ersten Kanüle 21.
Der Winkel α ist der Kippwinkel der Oberfläche 124 des Objekts 4 hinsichtlich der horizontalen Ausrichtung der Oberfläche 124 des Objekts 4. Der Kippwinkel α wird durch Drehung um die erste Rotationsachse 104 eingestellt.
β entspricht einem Anstellwinkel der ersten Kanüle 21. Dies ist der Winkel zwischen der Längsachse 125 und der horizontalen Ausrichtung der Oberfläche 124 des Objekts 4. Dieser ist festgelegt durch die Geometrie der ersten Kanüle 21 und eines Probenkammerflansches, an dem die erste Gaszuführungseinrichtung 18 angeordnet ist.
Der Winkel γ ist ein Rotationswinkel der ersten Kanüle 21. Dieser kennzeichnet die Winkelanordnung zwischen der Längsachse 125 und einer Geraden, die sowohl senkrecht zur ersten optischen Achse 17 als auch senkrecht zur ersten Rotationsachse 104 ausgerichet ist. Ferner ist der Winkel γ ein Projektionswinkel, der durch Projektion der Längsachse 125 in die Ebene des Objekts 124 erhalten wird.
Der Objektabstand, also der Abstand zwischen einem Punkt P3 auf der Oberfläche 124 des Objekts 4 zu einem Punkt P4, der auf einer zur Oberfläche 124 des Objekts 4 ausgerichteten Oberfläche der ersten Kanüle 21 angeordnet ist, ist mit OAB bezeichnet. Der Objektabstand OAB ist durch die Länge einer Geraden gegeben, welche parallel zur optischen Achse 17 ausgerichtet ist und welche den Punkt P3 auf der Oberfläche 124 des Objekts 4 mit dem Punkt P4 der ersten Kanüle 21 verbindet, welcher am nächsten zu dem Punkt P3 auf der Oberfläche 124 des Objekts 4 angeordnet ist. Der Objektabstand OAB ist eine Funktion der Größen A, d, α, β und γ. Für diesen gilt also OAB = f(A, d, α, β, γ)
Mit I ist der Abstand zwischen dem Koinzidenzpunkt 123 und der ersten Kanüle 21 bezeichnet. Der Abstand I wird auch als Arbeitsabstand bezeichnet. Der Abstand I ist durch die Länge einer Geraden gegeben, welche die Verlängerung der Längsachse 125 ist, wobei die Verlängerung durch den Kreismittelpunkt 126 der Öffnung der ersten Kanüle 21 und durch den Koinzidenzpunkt 123 verläuft. Der Abstand I ist die Länge der Geraden zwischen dem Koinzidenzpunkt 123 und dem Kreismittelpunkt 126 der Öffnung. Der Arbeitsabstand I ist eine Funktion der Größen A, d, β und γ. Für diesen gilt also I = f(A, d, β, γ).
Mit den vorgenannten Größen, die frei gewählt werden können, lässt sich nun der zugehörige Objektabstand OAB berechnen, welche die Soll-Position der ersten Kanüle 21 eindeutig festlegt. Die Berechnung erfolgt dabei wie folgt, wobei in erster Näherung davon ausgegangen wird, dass die Oberfläche 124 des Objekts 4 eben ist.
Bei dem hier besprochenen Ausführungsbeispiel wird davon ausgegangen, dass folgende Beziehungen gelten: 0° ≤ α ≤ 90°, 0° ≤ β ≤ 90° sowie 0° ≤ γ ≤ 360°. Ferner wird davon ausgegangen, dass die Öffnung der ersten Kanüle 21 in der ersten Näherung ein Kreis sei, welcher in einer Kreisebene angeordnet ist. Dann bilden die folgenden Einheitsvektoren eine Orthonormalbasis der Kreisebene:
Ferner wird davon ausgegangen, dass der Koinzidenzpunkt 123 der Koordinatenursprung sei. Dann ist der folgende Vektor der Mittelpunktsvektor, also der Vektor, der vom Koinzidenzpunkt 123 zu dem Kreismittelpunkt 126 verläuft:
Ferner wird davon ausgegangen, dass δ der Kreiswinkel des Kreises sei. Jeder Punkt auf dem Kreis kann dann durch den folgenden Vektor beschrieben werden: k →(δ) = m → + d / 2(u →cosδ + v →sinδ) [4]
Aufgrund der in den 5 und 6 vorliegenden geometrischen Verhältnisse ergibt sich dann für die Koordinaten des Mittelpunkvektors: m_x = (x + d / 2sinβ)cosγ = xcosγ + d / 2sinβcosγ [5] m_y = m_x(γ = 0)tanβ = xtanβ + d / 2sinβtanβ [6] m_z = (x + d / 2sinβ)sinγ = xsinγ + d / 2sinβsinγ [7]
Damit ergibt sich für den Mittelpunktsvektor:
Für den Arbeitsabstand I zwischen dem Koinzidenzpunkt 123 und dem Kreismittelpunkt 126 gilt nun das Folgende: l = |m →| [9]
Aufgrund der in den 5 und 6 vorliegenden geometrischen Verhältnisse lässt sich herleiten, dass für die Orthonormalbasis des oben genannten Kreises nun das Folgende gilt: u'_x = d / 2sinβcosγ [10] u'_y= – d / 2cosβ [11] u'_z = d / 2sinβsinγ [12]
v'_x = d / 2sinγ [14] v'_y = 0 [15] v'_z = – d / 2cosγ [16]
Ferner können Basiseinheitsvektoren der Öffnung der ersten Kanüle 21 wie folgt beschrieben werden:
Die Oberfläche des Objekts kann durch einen Normenvektor beschrieben werden. Für diesen gilt:
Aufgrund der in den 5 und 6 vorliegenden geometrischen Verhältnisse ergibt sich:
Ferner ergibt sich aufgrund der in den 5 und 6 vorliegenden geometrischen Verhältnisse, dass n'_x = bsinα [22] n'_y = bcosβ [23]
wobei der Parameter b beliebig gewählt werden kann. Damit kann der Normaleneinheitsvektor wie folgt beschrieben werden:
Der Abstand „a” eines beliebigen Punktes auf dem oben genannten Kreis zu der Ebene der Objektoberfläche ergibt sich dann aus: a(δ) = n →k →(δ) = n →m → + d / 2n →u →cosδ + d / 2n →v →sinδ [26]
Zur Ermittlung des kürzesten Abstands a wird nun das Minimum bestimmt. Dieses ist gegeben, wenn die erste Ableitung von a(δ) gleich Null ist und die zweite Ableitung von a(δ) größer Null ist.
Die erste Ableitung ist a'(δ) = – d / 2n →u →sinδ + d / 2n →v →cosδ [27]
Unter der Forderung, dass die erste Ableitung gleich Null sein soll, ergibt sich – d / 2n →u →sinδ₀ + d / 2n →v →cosδ₀ = 0 [28]
Für die zweite Ableitung gilt nun a''(δ) = – d / 2n →u →cosδ – d / 2n →v →sinδ [31]
Nun muss zwischen zwei Fällen unterschieden werden, nämlich zum einen, wenn die zweite Ableitung kleiner Null ist (Fall 1), und zum anderen, wenn die zweite Ableitung größer Null ist (Fall 2).
Für den Fall 1 gilt a''(δ₀) = – d / 2n →u →cosδ₀ – d / 2n →v →sinδ₀ < 0 [32]
Dann gilt
Für den Fall 2 gilt a''(δ₀) = – d / 2n →u →cosδ₀ – d / 2n →v →sinδ₀ > 0 [34]
Ferner gilt dann
Unter Berücksichtigung der in den 5 und 6 vorliegenden geometrischen Verhältnisse gilt dann
Die Soll-Position ist nun durch die Festlegung des zur Soll-Position zugehörigen Achsenabstands – nachfolgend erster Achsenabstand genannt – und der Berechnung des zugehörigen Objektabstands – nachfolgend erster Objektabstand genannt – eindeutig bestimmt.
Nachfolgend werden nun anhand der 4 weitere Verfahrensschritte erläutert. In diesen Verfahrensschritten wird nun die tatsächliche Position der ersten Kanüle 21 bestimmt, also die Ist-Position der ersten Kanüle 21. Es wird nun zunächst der tatsächliche Abstand A der ersten Kanüle 21 zu der ersten optischen Achse 17 der ersten Teilchenstrahlsäule 2 bestimmt. Hierzu wird in einem Verfahrensschritt 53 mittels des Primärelektronenstrahls ein SEM-Bild der Oberfläche 124 des Objekts 4 erzeugt. Unter Verwendung des Bildes der Oberfläche 124 wird dann der zweite Achsenabstand gemessen (Verfahrensschritt S4). Demnach ist es bei dieser Ausführungsform vorgesehen, den zweiten Achsenabstand visuell zu bestimmen. Dies erfolgt beispielsweise durch Markieren der Spitze der im Bild zu sehenden ersten Kanüle 21. Das Bild ist derart ausgestaltet und aufgenommen, dass die optische Achse 17 durch den Mittelpunkt des Bildes verläuft. Durch Messen des Abstands der Spitze von dem Mittelpunkt des Bildes unter Berücksichtigung des Abbildungsmaßstabes lässt sich der zweite Achsenabstand bestimmen. Alternativ hierzu ist es vorgesehen, die Messung hinsichtlich des Bildes mittels eines automatisierten Verfahrens vorzunehmen. Beispielsweise wird mittels einer Bilderkennungssoftware die Spitze der ersten Kanüle 21 identifiziert. Im Anschluss daran wird der Abstand der Spitze der ersten Kanüle 21 zum Mittelpunkt des Bildes bestimmt, durch den die optische Achse 17 verläuft. Dieser Abstand ist der zweite Achsenabstand.
Zur Bestimmung der tatsächlichen Position der ersten Kanüle 21 wird nun noch der Abstand der ersten Kanüle 21 zu dem Objekt 4 bestimmt. Dieser Abstand ist der zweite Objektabstand. Der zweite Objektabstand wird im Verfahrensschritt S5 bestimmt. Im Verfahrensschritt S5 wird das Objekt 4 relativ zu der ersten Kanüle 21 bewegt. Dies kann unterschiedlich erfolgen. Zum einen kann das Objekt 4, das sich in einer zweiten Ausgangsposition befindet, durch Bewegen des Objekthalters 8 in Richtung der ersten Kanüle 21 bewegt werden. Zum anderen kann die erste Kanüle 21, die sich in einer ersten Ausgangsposition befindet, mittels der ersten Verstelleinheit 22 in Richtung des Objekts 4 bewegt werden. Alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass sowohl das Objekt 4, das sich in der zweiten Ausgangsposition befindet, durch den Objekthalter 8 in Richtung der ersten Kanüle 21 bewegt wird als auch dass die erste Kanüle 21, die sich in der ersten Ausgangsposition befindet, in Richtung des Objekts 4 bewegt wird. Die Bewegung des Objekts 4 mittels des Objekthalters 8 und/oder der ersten Kanüle 21 erfolgt dabei entlang einer Geraden, die parallel zur optischen Achse 17 verläuft (beispielsweise die Gerade zwischen dem Punkt P3 und dem Punkt P4).
Die Bewegung des Objekthalters 8 und/oder der ersten Kanüle 21 erfolgt solange, bis die erste Kanüle 21 das Objekt 4 berührt. Wenn die erste Kanüle 21 und das Objekt 4 elektrisch leitend ausgebildet sind, kann die Berührung der ersten Kanüle 21 mit dem Objekt 4 beispielsweise durch Messung des elektrischen Widerstands zwischen der ersten Kanüle 21 und dem Objekt 4 festgestellt werden. Sobald das Objekt 4 die erste Kanüle 21 berührt, verringert sich beispielsweise der elektrische Widerstand zwischen der ersten Kanüle 21 und dem Objekt 4 abrupt oder verschwindet vollständig. Die Messung des elektrischen Widerstands kann beispielsweise automatisch und/oder stetig erfolgen, also andauernd.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Berührung durch eine visuelle Beobachtung festgestellt werden. Dieses Ausführungsbeispiel ist insbesondere für nicht-leitende Objekte geeignet. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, dass das Objekt 4 und die erste Kanüle 21 mit dem Teilchenstrahlgerät 1 abgebildet werden und dabei ein Bild des Objekts 4 und der ersten Kanüle 21 erzeugt wird. Genauer gesagt werden das Objekt 4 und die erste Kanüle 21 mit dem ersten Teilchenstrahl, also dem Primärelektronenstrahl, der ersten Teilchenstrahlsäule 2 bestrahlt und abgerastert. Bei einer Wechselwirkung des ersten Teilchenstrahls mit dem Objekt 4 und der ersten Kanüle 21 entstehen Wechselwirkungsteilchen in Form der Sekundärelektronen und/oder Rückstreuelektronen, welche detektiert werden. Die bei der Detektion generierten Detektionssignale werden verwendet, um das Bild des Objekts 4 und der erste Kanüle 21 zu erzeugen. Das Bild wird auf einem Monitor des Teilchenstrahlgeräts 1 dargestellt. Beispielsweise erzeugt die erste Kanüle 21 auf der Oberfläche 124 des Objektes 4 einen Schattenwurf im Bild, das auf dem Monitor des Teilchenstrahlgeräts 1 dargestellt wird. Der Abstand des Schattenwurfs in Bezug auf die erste Kanüle 21 verringert sich beim Annähern der ersten Kanüle 21 an das Objekt 4. Somit ist die Annäherung der ersten Kanüle 21 an das Objekt 4 bei diesem Ausführungsbeispiel beobachtbar. Bei einer Bewegung der ersten Kanüle 21 zu dem Objekt 4 bewegt sich die erste Kanüle 21 im Bild in eine erste Richtung. Beim Berühren der ersten Kanüle 21 mit dem Objekt 4 ist eine geringe, reversible Verbiegung der ersten Kanüle 21 erkennbar. Diese Verbiegung kann dadurch erkannt werden, dass sich die erste Kanüle 21 in eine zweite Richtung im Bild bewegt, wobei die zweite Richtung unterschiedlich zur ersten Richtung ist.
Bei einer wiederum weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, das Objekt 4 zu bewegen. Beispielsweise wird es dadurch bewegt, dass der Objekthalter 8, auf dem das Objekt 4 angeordnet ist, bewegt wird. Berührt die erste Kanüle 21 bereits das Objekt 4, so verbiegt sich die erste Kanüle 21 bei der Bewegung des Objektes 4. Dieses Verbiegen ist durch eine Bewegung der ersten Kanüle 21 visuell im Bild des Teilchenstrahlgerätes 1 sichtbar. Berührt die Kanüle 21 das Objekt 4 noch nicht, so ist bei einer Bewegung des Objekts 4 visuell im Bild des Teilchenstrahlgeräts 1 noch keine Bewegung der ersten Kanüle 21 sichtbar.
Unabhängig davon, wie letztendlich die Berührung der ersten Kanüle 21 mit dem Objekt 4 festgestellt wird, wird/werden die Bewegung des Objekthalters 8 und/oder der ersten Kanüle 21 gestoppt, sobald die Berührung festgestellt wird. Die von dem Objekt 4 bei der Bewegung von der zweiten Ausgangsposition aus zurückgelegte Strecke und/oder die von der ersten Kanüle 21 bei der Bewegung von der ersten Ausgangsposition aus zurückgelegte Strecke wird gemessen. Sobald die erste Kanüle 21 das Objekt 4 berührt, entspricht die von dem Objekt 4 (für den Fall, dass nur das Objekt 4 bewegt wurde) oder von der ersten Kanüle 21 (für den Fall, dass nur die erste Kanüle 21 bewegt wurde) zurückgelegte Strecke dem zweiten Objektabstand. Falls sowohl das Objekt 4 als auch die erste Kanüle 21 bewegt wurden, entspricht die Addition der von dem Objekt 4 zurückgelegten Strecke und der von der ersten Kanüle 21 zurückgelegten Strecke dem zweiten Objektabstand.
In einem Verfahrensschritt S6 wird nun der erste Achsenabstand mit dem zweiten Achsenabstand verglichen. Ferner wird der erste Objektabstand mit dem zweiten Objektabstand verglichen. Wenn der erste Achsenabstand nicht mit dem zweiten Achsenabstand übereinstimmt und/oder wenn der erste Objektabstand mit dem zweiten Objektabstand nicht übereinstimmt, dann entspricht die tatsächliche Position der ersten Kanüle 21 – also die IST-Position der ersten Kanüle 21 – nicht der Soll-Position. Die Position der ersten Kanüle 21 wird dann korrigiert. Dies erfolgt nun in einem Verfahrensschritt S8. Im Verfahrensschritt S8 wird die erste Kanüle 21, falls diese bewegt wurde, in diejenige Position (Ausgangsposition) wieder zurückgebracht, die sie während oder vor der Aufnahme des letzten SEM-Bildes innehatte. Ferner wird der Objekthalter 8, falls dieser bewegt wurde, in diejenige Position (Ausgangsposition) zurückgebracht, welche der Objekthalter 8 während oder vor der Aufnahme des letzten SEM-Bildes innehatte. Im Anschluss daran wird die Position der ersten Kanüle 21 derart geändert, dass diese näher an die Soll-Position heranrückt. Im Anschluss daran werden die Verfahrensschritte S3 bis S6 wiederholt. Diese Wiederholung erfolgt solange, bis der erste Achsenabstand mit dem zweiten Achsenabstand übereinstimmt und bis der erste Objektabstand mit dem zweiten Objektabstand übereinstimmt. Sobald der erste Achsenabstand mit dem zweiten Achsenabstand und der erste Objektabstand mit dem zweiten Objektabstand übereinstimmen, wird die erste Kanüle 21, falls diese bewegt wurde, in diejenige Position (Ausgangsposition) wieder zurückgebracht, die sie während oder vor der Aufnahme des letzten SEM-Bildes innehatte. Ferner wird der Objekthalter 8, falls dieser bewegt wurde, in diejenige Position (Ausgangsposition) zurückgebracht, welche der Objekthalter 8 während oder vor der Aufnahme des letzten SEM-Bildes innehatte. Die erste Kanüle 21 ist dann in der Soll-Position positioniert. Im Verfahrensschritt S7 kann dann der gasförmige Kontrastmittel-Precursor zielgenau und in ausreichend hoher Konzentration zu dem gewünschten Bereich auf der Oberfläche 124 des Objekts 4 geführt werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Bewegung des Objekts 4 mit dem Objekthalter 8 und/oder der ersten Kanüle 21 entlang des Mittelpunktvektors. In diesem Falle gilt dann aber für den Objektabstand OAB, der mit den aus den 5 und 6 ersichtlichen Größen berechnet wird, die folgende Abwandlung der Gleichung 36: OAB = a(δ_min) = n →m → + d / 2(n →u →)cosδ_MIN + d / 2(n →·v →)sinδ_MIN [37]
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders gut, um es automatisiert durchzuführen.
7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Abstand zwischen einem Bauteil des Teilchenstrahlgeräts 1 und dem Objekt 4 bestimmt. Dieses wird beispielhaft wiederum für die erste Gaszuführungseinrichtung 18 erläutert. Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch auch zum Messen des Abstands eines jeden weiteren oben genannten Bauteils zum Objekt 4 verwendbar.
In einem ersten Verfahrensschritt S1A erfolgt ein Positionieren der ersten Kanüle 21 der ersten Gaszuführungseinrichtung 18. Das Positionieren der ersten Kanüle 21 der ersten Gaszuführungseinrichtung 18 erfolgt an eine beliebige Position. Diese kann beispielsweise schon in der Nähe eines Bereiches auf der Oberfläche des Objekts 4 sein, zu welcher der gasförmige Kontrastmittel-Precursor geführt werden soll. Bei dem hier erläuterten Ausführungsbeispiel wird auch der Abstand der ersten Kanüle 21 zu der ersten optischen Achse 17 der ersten Teilchenstrahlsäule 2 bestimmt. Hierzu wird in einem Verfahrensschritt S2A mittels des Primärelektronenstrahls ein SEM-Bild der Oberfläche 124 des Objekts 4 erzeugt. Unter Verwendung des Bildes der Oberfläche 124 wird dann der Achsenabstand gemessen (Verfahrensschritt S3A). Demnach ist es bei dieser Ausführungsform vorgesehen, den Achsenabstand visuell zu bestimmen. Dies erfolgt beispielsweise durch Markieren der Spitze der im Bild zu sehenden ersten Kanüle 21. Das Bild ist derart ausgestaltet und aufgenommen, dass die optische Achse 17 durch den Mittelpunkt des Bildes verläuft. Durch Messen des Abstands der Spitze von dem Mittelpunkt des Bildes unter Berücksichtigung des Abbildungsmaßstabes lässt sich der Achsenabstand bestimmen. Alternativ hierzu ist es vorgesehen, die Messung hinsichtlich des Bildes mittels eines automatisierten Verfahrens vorzunehmen. Beispielsweise wird mittels einer Bilderkennungssoftware die Spitze der ersten Kanüle 21 identifiziert. Im Anschluss daran wird der Abstand der Spitze der ersten Kanüle 21 zum Mittelpunkt des Bildes bestimmt, durch den die optische Achse 17 verläuft. Dieser Abstand ist der Achsenabstand.
Ferner wird bei dem hier erläuterten Ausführungsbeispiel der Abstand der ersten Kanüle 21 zu dem Objekt 4 bestimmt. Im Verfahrensschritt S4A wird das Objekt 4 relativ zu der ersten Kanüle 21 bewegt. Dies kann unterschiedlich erfolgen. Zum einen kann das Objekt 4, das sich in einer zweiten Ausgangsposition befindet, durch Bewegen des Objekthalters 8 in Richtung der ersten Kanüle 21 bewegt werden. Zum anderen kann die erste Kanüle 21, die sich in einer ersten Ausgangsposition befindet, mittels der ersten Verstelleinheit 22 in Richtung des Objekts 4 bewegt werden. Alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass sowohl das Objekt 4, das sich in der zweiten Ausgangsposition befindet, durch den Objekthalter 8 in Richtung der ersten Kanüle 21 bewegt wird als auch dass die erste Kanüle 21, die sich in der ersten Ausgangsposition befindet, in Richtung des Objekts 4 bewegt wird. Die Bewegung des Objekts 4 mittels des Objekthalters 8 und/oder der ersten Kanüle 21 erfolgt dabei entlang einer Geraden, die parallel zur optischen Achse 17 verläuft (beispielsweise die Gerade zwischen dem Punkt P3 und dem Punkt P4), oder die einer Flächennormalen der Oberfläche 124 des Objekts 4 entspricht.
Die Bewegung des Objekthalters 8 und/oder der ersten Kanüle 21 erfolgt solange, bis die erste Kanüle 21 das Objekt 4 berührt. Das Berühren der ersten Kanüle 21 mit dem Objekt 4 kann beispielsweise wie weiter oben bereits erläutert festgestellt werden. Sobald die erste Kanüle 21 das Objekt 4 berührt, wird/werden die Bewegung des Objekthalters 8 und/oder der ersten Kanüle 21 gestoppt. Die von dem Objekt 4 bei der Bewegung von der zweiten Ausgangsposition aus zurückgelegte Strecke und/oder die von der ersten Kanüle 21 bei der Bewegung von der ersten Ausgangsposition aus zurückgelegte Strecke wird/werden gemessen (Verfahrensschritt S5A). Sobald die erste Kanüle 21 das Objekt 4 berührt, entspricht die von dem Objekt 4 (für den Fall, dass nur das Objekt 4 bewegt wurde) oder von der ersten Kanüle 21 (für den Fall, dass nur die erste Kanüle 21 bewegt wurde) zurückgelegte Strecke dem Objektabstand. Falls sowohl das Objekt 4 als auch die erste Kanüle 21 bewegt wurden, entspricht die Addition der von dem Objekt 4 zurückgelegten Strecke und der von der ersten Kanüle 21 zurückgelegten Strecke dem Objektabstand.
Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß der 7 wird auf die Bestimmung des Achsenabstands verzichtet und direkt der Objektabstand bestimmt. Demnach erfolgt nach dem Verfahrensschritt S1A der Verfahrensschritt S4A.
Bei den vorgenannten Ausführungsformen wurde stets davon ausgegangen, dass das Objekt 4 derart groß ist, dass es bei einer Bewegung des Objekthalters 8 und/oder der ersten Kanüle 21 die erste Kanüle 21 berühren kann.
Auch bei der in der 7 dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Bewegung des Objekts 4 mit dem Objekthalter 8 und/oder der ersten Kanüle 21 entlang des Mittelpunktvektors erfolgen.
Die 8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Gaszuführungseinrichtung, nämlich eine Gaszuführungseinrichtung 130. Die Gaszuführungseinrichtung 130 dient der Zuführung mindestens eines Gases zu einem Objekt, beispielsweise dem Objekt 4 in dem oben genannten Teilchenstrahlgerät 1, mit dem das Objekt 4 analysierbar und/oder bearbeitbar ist. Die Gaszuführungseinrichtung 130 weist eine Aufnahmeeinheit 131 auf, die im Wesentlichen rohrförmig ausgebildet ist und zwei Abschnitte aufweist, nämlich einen ersten Aufnahmeeinheitsabschnitt 132 und einen zweiten Aufnahmeeinheitsabschnitt 133. An dem ersten Aufnahmeeinheitsabschnitt 132 ist ein Gaseinlass 134 angeordnet. An einem Ende des ersten Aufnahmeeinheitsabschnitts 132 ist ein Gasauslass 135 angeordnet. Ferner ist in der Aufnahmeeinheit 131 ein Manipulator 136 beweglich angeordnet. Er kann entlang der Längsachse der Aufnahmeeinheit 131 durch eine Positioniereinrichtung 143 bewegt werden, welche in dem zweiten Aufnahmeeinheitsabschnitt 133 angeordnet ist. Als Positioniereinrichtung 143 eignet sich beispielsweise ein Piezoaktor oder ein Stellmotor. Der Manipulator 136 weist im Bereich des Gasauslasses 135 eine Manipulatorspitze 139 auf.
Zwischen dem Gaseinlass 134 und der Positioniereinrichtung 143 ist ein Innenraum der Aufnahmeeinheit 131, in welcher der Manipulator 136 angeordnet ist, durch eine Dichteinrichtung 142 abgetrennt. Diese Dichteinrichtung 142 dient als Abdichtung hinsichtlich des Gasflusses sowie als Drehpunkt für den Manipulator 136. Mittels der Positioniereinrichtung 143, die in dem zweiten Aufnahmeeinheitsabschnitt 133 der Aufnahmeeinheit 131 angeordnet ist, kann der Manipulator 136 in alle drei Raumrichtungen – nämlich der x-Richtung, der y-Richtung und der z-Richtung – bewegt werden. Ferner ist eine Verstellung der Orientierung der Manipulatorspitze 139 durch eine Drehung und/oder Kippung des Manipulators 136 möglich.
Der Manipulator 136 ist in der Aufnahmeeinheit 131 derart zu einer Wandung 140 der Aufnahmeeinheit 131 angeordnet, dass zwischen dem Manipulator 136 und der Wandung 140 ein Gasdurchflusskanal 141 gebildet ist. Durch diesen Gasdurchflusskanal 141 kann Gas vom Gaseinlass 134 zu dem Gasauslass 135 strömen.
An der Manipulatorspitze 139 kann beispielsweise das Objekt 4 oder ein Teil des Objekts 4 angeordnet werden. Beispielsweise kann durch eine Gasdeposition Material derart an der Oberfläche des Objekts 4 abgeschieden werden, dass die Manipulatorspitze 139 mit dem Teil des Objekts 4 verbunden wird. Das Teil des Objekts 4 kann dann aus dem Objekt 4 herausgehoben werden und beispielsweise an einem anderen Objekthalter befestigt werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist es nun vorgesehen, dass der Manipulator 136 mit der Positioniereinrichtung 143 nicht in der Aufnahmeeinheit 131 angeordnet ist. Vielmehr ist es bei dieser Ausführungsform vorgesehen, dass der Manipulator 136 mit der Positioniereinrichtung 143 außerhalb der Aufnahmeeinheit 131 angeordnet ist. Insbesondere ist es vorgesehen, dass der Manipulator 136 zusammen mit der Positioniereinrichtung 143 fest an Gaszuführungseinrichtung 130 außerhalb des Gasdurchflusskanals 141 angebracht ist, sodass bei der Positionierung der Gaszuführungseinrichtung 130 an eine bestimmte Position auf der Oberfläche des Objekts 4 der Manipulator 136 weiterhin gleichzeitig zu dieser Position hinbewegt wird. Der Manipulator 136 mit der Positioniereinrichtung 143 ist dabei beispielsweise annähernd koaxial oder koaxial zu der Gaszuführungseinrichtung 130 angeordnet. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, dass das Gas, welches aus dem Gasauslass 135 austritt, nur noch mit der Manipulatorspitze 139 des Manipulators 136 in Kontakt kommt. Eine genaue Positionierung des Manipulators 136 zusammen mit der Manipulatorspitze 139 erfolgt auch bei diesem Ausführungsbeispiel mit der Positioniereinrichtung 143.
Die Gaszuführungseinrichtung 130 verbindet die Vorteile eines Manipulators und einer Gaszuführungseinrichtung in einer einzelnen Baueinheit. Das Gas wird stets dort zugeführt, wo es gewünscht ist. Es ist demnach sichergestellt, dass stets eine ausreichende Menge Gas zur Verfügung steht, um eine Abscheidung von Material auf der Oberfläche des Objekts 4 zu ermöglichen. Gleichzeitig ist der Manipulator 136 stets derart ausreichend positionierbar, dass er im Bereich einer zu bearbeitenden Stelle auf der Oberfläche des Objekts 4 angeordnet ist.
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.
Bezugszeichenliste

1: Teilchenstrahlgerät
2: erste Teilchenstrahlsäule
3: Probenkammer
4: Objekt
5: Strahlerzeuger
6: erste Elektrode
7: zweite Elektrode
8: Objekthalter
13: Rastereinrichtung
14: erster Detektor
15: zweiter Detektor
16: Objektiv
17: erste optische Achse
18: erste Gaszuführungseinrichtung
19: erstes Gas-Vorratssystem
20: erste Zuleitung
21: erste Kanüle
22: erste Verstelleinheit
23: zweite Gaszuführungseinrichtung
24: zweites Gas-Vorratssystem
25: zweite Zuleitung
26: zweite Kanüle
27: zweite Verstelleinheit
38: Ionenstrahlerzeuger
39: Extraktionselektrode
40: Kondensorlinse
41: Linsen
42: Blende
43: erste Elektrodenanordnung
44: zweite Elektrodenanordnung
45: zweite Teilchenstrahlsäule
46: zweite optische Achse
48: Lichtstrahleinrichtung
50: Bewegungseinrichtung
52: dritter Detektor
100: Probenaufnahme
101: erstes Bewegungselement
102: Gehäuse
103: zweites Bewegungselement
104: erste Rotationsachse
105: drittes Bewegungselement
106: viertes Bewegungselement
107: fünftes Bewegungselement
108: zweite Rotationsachse
109: Steuereinheit
110: Prozessor
123: Koinzidenzpunkt
124: Oberfläche des Objekts
125: Längsachse der ersten Kanüle
126: Kreismittelpunkt
130: Gaszuführungseinrichtung
131: Aufnahmeeinheit
132: erster Aufnahmeeinheitsabschnitt
133: zweiter Aufnahmeeinheitsabschnitt
134: Gaseinlass
135: Gasauslass
136: Manipulator
139: Manipulatorspitze
140: Wandung
141: Gasdurchflusskanal
142: Dichteinrichtung
143: Positioniereinrichtung
A: Achsenabstand
OAB: Objektabstand
d: effektiver Durchmesser der ersten Kanüle
M1: erster Schrittmotor
M2: zweiter Schrittmotor
M3: dritter Schrittmotor
M4: vierter Schrittmotor
M5: fünfter Schrittmotor
P1 bis P4: Punkte
S1 bis S8: Verfahrensschritte
S1A bis S5A: Verfahrensschritte

Claims

Verfahren zum Bestimmen eines Abstands mindestens eines sich in einer ersten Ausgangsposition befindenden Bauteils (21, 26, 48, 52, 139) eines Teilchenstrahlgeräts (1) zu einem Objekt (4), das sich in einer zweiten Ausgangsposition befindet, wobei mit dem Teilchenstrahlgerät (1) das Objekt (4) analysiert und/oder bearbeitet wird und wobei das Bauteil (21, 26, 48, 52, 139) als eine Gaszuführungseinrichtung, als ein Teilchendetektor und/oder als ein Strahlendetektor ausgebildet ist, wobei das Teilchenstrahlgerät (1) umfasst: – mindestens einen Strahlerzeuger (5) zur Erzeugung eines Teilchenstrahls mit geladenen Teilchen, – mindestens eine Objektivlinse (16) zur Fokussierung des Teilchenstrahls auf das Objekt (4), und – mindestens einen Vakuumbereich (3), in welchem das Bauteil (21, 26, 48, 52 139) angeordnet ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: – Bewegen des Bauteils (21, 26, 48, 52, 139) von der ersten Ausgangsposition des Bauteils (21, 26, 48, 52, 139) aus relativ in Richtung des Objekts (4), das sich in der zweiten Ausgangsposition befindet, bis das Bauteil (21, 26, 48, 52, 139) das Objekt (4) berührt; – wenn das Bauteil (21, 26, 48, 52, 139) das Objekt (4) berührt, Bestimmen eines von dem Bauteil (21, 26, 48, 52, 139) und/oder dem Objekt (4) bei dem Bewegen zurückgelegten Verstellwegs (OAB), wobei der Verstellweg (OAB) entlang einer Geraden verläuft, welche einen ersten Punkt (P4) auf dem Bauteil (21, 26, 48, 52, 139) in der ersten Ausgangsposition mit einem zweiten Punkt (P3) auf dem Objekt (4) in der zweiten Ausgangsposition verbindet, welcher entlang dieser Geraden am nächsten zum ersten Punkt (P4) auf dem Bauteil (21, 26, 48, 52, 139) angeordnet ist, wobei der Verstellweg (OAB) dem Abstand entspricht.
Verfahren zum Einstellen einer Position mindestens eines Bauteils (21, 26, 48, 52 139) eines Teilchenstrahlgeräts (1) relativ zu einem Objekt (4), wobei mit dem Teilchenstrahlgerät (1) das Objekt (4) analysiert und/oder bearbeitet wird und wobei das Bauteil (21, 26, 48, 52, 139) als eine Gaszuführungseinrichtung, als ein Teilchendetektor und/oder als ein Strahlendetektor ausgebildet ist, wobei das Teilchenstrahlgerät (1) umfasst: – mindestens einen Strahlerzeuger (5) zur Erzeugung eines Teilchenstrahls mit geladenen Teilchen, – mindestens eine optische Achse (17), entlang derer der Teilchenstrahl geführt wird, – mindestens eine Objektivlinse (16) zur Fokussierung des Teilchenstrahls auf das Objekt (4), und – mindestens einen Vakuumbereich (3), in welchem das Bauteil (21, 26, 48, 52 139) angeordnet ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: – Festlegen einer Soll-Position des Bauteils (21, 26, 48, 52, 139), wobei das Bauteil (21, 26, 48, 52, 139) in der Soll-Position einen ersten Objektabstand (OAB) zum Objekt (4) aufweist, wobei der erste Objektabstand (OAB) durch die Länge einer ersten Gerade gegeben ist, welche parallel zur optischen Achse (17) oder senkrecht zu einer Flächennormalen des Objekts (4) ausgerichtet ist, und wobei die erste Gerade einen ersten Punkt (P4) auf dem Bauteil (21, 26, 48, 52, 139) mit einem zweiten Punkt (P3) auf dem Objekt (4) verbindet, welcher entlang der ersten Geraden am nächsten zum ersten Punkt (P4) auf dem Bauteil (21, 26, 48, 52, 139) angeordnet ist; – Bestimmen einer Ist-Position des Bauteils (21, 26, 48, 52, 139) durch Bestimmen eines zweiten Objektabstands (OAB), welcher das Bauteil (21, 26, 48, 52, 139) in der Ist-Position zum Objekt (4) aufweist, wobei das Bestimmen des zweiten Objektabstands (OAB) umfasst: Bewegen des Bauteils (21, 26, 48, 52, 139) von einer ersten Ausgangsposition des Bauteils (21, 26, 48, 52, 139) relativ in Richtung des sich in einer zweiten Ausgangsposition befindenden Objekts (4), bis das Bauteil (21, 26, 48, 52, 139) das Objekt (4) berührt; und wenn das Bauteil (21, 26, 48, 52, 139) das Objekt (4) berührt, Bestimmen eines von dem Bauteil (21, 26, 48, 52, 139) und/oder dem Objekt (4) bei dem Bewegen zurückgelegten Verstellwegs (OAB), wobei der Verstellweg (OAB) entlang der ersten Geraden verläuft und wobei der zurückgelegte Verstellweg (OAB) dem zweiten Objektabstand entspricht; – Vergleichen des ersten Objektabstands (OAB) mit dem zweiten Objektabstand (OAB); sowie – Bewegen des Bauteils (21, 26, 48, 52, 139) relativ zum Objekt (4), wenn der erste Objektabstand (OAB) nicht dem zweiten Objektabstand (OAB) entspricht, bis der erste Objektabstand (OAB) und der zweite Objektabstand (OAB) übereinstimmen.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei – das Bauteil (21, 26, 48, 52, 139) in der Soll-Position einen ersten Achsenabstand (A) zur optischen Achse (17) aufweist, wobei der erste Achsenabstand (A) durch die Länge einer zweiten Geraden gegeben ist, welche senkrecht zur optischen Achse (17) ausgerichtet ist und welche einen dritten Punkt (P1) auf der optischen Achse (17) mit einem vierten Punkt (P2) auf dem Bauteil (21, 26, 48, 52, 139) verbindet, welcher am nächsten zum dritten Punkt (P1) auf der optischen Achse (17) angeordnet ist, und wobei – das Bauteil (21, 26, 48, 52, 139) in der Ist-Position einen zweiten Achsenabstand (A) aufweist, wobei der zweite Achsenabstand (A) durch die Länge einer dritten Geraden gegeben ist, welche senkrecht zur optischen Achse (17) ausgerichtet ist und welche einen fünften Punkt auf der optischen Achse (17) mit einem sechsten Punkt auf dem Bauteil (21, 26, 48, 139) verbindet, welcher am nächsten zum fünften Punkt auf der optischen Achse (17) angeordnet ist, wobei das Verfahren ferner die folgenden Schritte umfasst: – das Festlegen der Soll-Position des Bauteils (21, 26, 48, 52, 139) umfasst ein Festlegen des ersten Achsenabstands (A); – das Bestimmen der Ist-Position des Bauteils (21, 26, 48, 52, 139) umfasst ein Bestimmen des zweiten Achsenabstands (A); – Vergleichen des ersten Achsenabstands (A) mit dem zweiten Achsenabstand (A); und – wenn der erste Achsenabstand (A) dem zweiten Achsenabstand (A) nicht entspricht, erfolgt das Bewegen des Bauteils (21, 26, 48, 52, 139) relativ zum Objekt (4) solange, bis der erste Achsenabstand (A) und der zweite Achsenabstand (A) übereinstimmen.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Bestimmen des zweiten Achsenabstands (A) des Bauteils (21, 26, 48, 52, 139) zur optischen Achse (17) folgende Schritte umfasst: – Führen des Teilchenstrahls über das Objekt (4) und an das Bauteil (21, 26, 48, 52, 139), – Detektieren von Wechselwirkungsteilchen und/oder Wechselwirkungsstrahlung mit mindestens einem Detektor (14, 15), wobei die Wechselwirkungsteilchen und/oder die Wechselwirkungsstrahlung durch eine Wechselwirkung des Teilchenstrahls mit dem Objekt (4) und/oder dem Bauteil (21, 26, 48, 52, 139) erzeugt werden, – Erzeugen von Detektionssignalen durch den Detektor (14, 15) und Erzeugen eines Bildes des Objekts (4) und des Bauteils (21, 26, 48, 52, 139) mittels der Detektionssignale, sowie – Messen des zweiten Achsenabstands (A) unter Verwendung des Bildes.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Bauteil (21, 26, 48, 52, 139) beweglich ausgebildet ist und wobei das Bestimmen des Verstellwegs den folgenden Schritt umfasst: – Bewegen des Bauteils (21, 26, 48, 52, 139) zum Objekt (4) hin.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Teilchenstrahlgerät (1) mindestens einen beweglichen Objektträger (8) zur Aufnahme des Objekts (4) aufweist und wobei das Bestimmen des Verstellwegs den folgenden Schritt umfasst: – Bewegen des Objektträgers (8) zum Bauteil (21, 26, 48, 52, 139) hin.
Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode, der in einen Prozessor (110) ladbar ist und der bei Ausführung ein Teilchenstrahlgerät (1) derart steuert, dass ein Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche ausgeführt wird.
Teilchenstrahlgerät (1) zur Analyse und/oder Bearbeitung eines Objekts (4), mit – mindestens einem Strahlerzeuger (5) zur Erzeugung eines Teilchenstrahls mit geladenen Teilchen, – mindestens einer optischen Achse (17), entlang derer der Teilchenstrahl führbar ist, – mindestens einer Objektivlinse (16) zur Fokussierung des Teilchenstrahls auf das Objekt (4), – mindestens einem Objektträger (8) zur Anordnung des Objekts (4), und mit – mindestens einem Vakuumbereich (3), in welchem ein Bauteil (21, 26, 48, 52, 139) des Teilchenstrahlgeräts (1) angeordnet ist, wobei – das Bauteil als eine Gaszuführungseinrichtung (21, 26, 139), als ein Teilchendetektor (52) und/oder als ein Strahlendetektor (52) ausgebildet ist, – der Objektträger (8) und/oder das Bauteil (21, 26, 48, 52, 139) verstellbar ausgebildet ist/sind, und wobei – das Teilchenstrahlgerät (1) mindesten einen Prozessor (110) aufweist, in dem ein Computerprogrammprodukt nach Anspruch 7 geladen ist.
Teilchenstrahlgerät (1) nach Anspruch 8, wobei – der Objektträger (8) entlang mindestens einer der folgenden Achsen beweglich ausgebildet ist, nämlich einer ersten Achse (x-Achse), einer zweiten Achse (y-Achse) und einer dritten Achse (z-Achse), und wobei – mindestens zwei der vorgenannten Achsen (x-Achse, y-Achse, z-Achse) senkrecht zueinander ausgerichtet sind.
Teilchenstrahlgerät (1) nach Anspruch 8 oder 9, wobei der Objektträger (8) um eine erste Rotationsachse (104) und/oder um zweite Rotationsachse (108) drehbar ausgebildet ist.
Teilchenstrahlgerät (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei – das Bauteil (21, 26, 48, 52, 139) entlang mindestens einer der folgenden Achsen beweglich ausgebildet ist, nämlich einer ersten Bauteil-Achse (x-Achse), einer zweiten Bauteil-Achse (y-Achse) und einer dritten Bauteil-Achse (z-Achse), und wobei – mindestens zwei der vorgenannten Achsen (x-Achse, y-Achse, z-Achse) senkrecht zueinander ausgerichtet sind.
Teilchenstrahlgerät (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei das Bauteil (21, 26, 48, 52, 139) um eine erste Bauteil-Rotationsachse und/oder um zweite Bauteil-Rotationsachse drehbar ausgebildet ist.
Teilchenstrahlgerät (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei der Strahlerzeuger (5) als ein erster Strahlerzeuger und der Teilchenstrahl als ein erster Teilchenstrahl mit ersten geladenen Teilchen ausgebildet ist, wobei die optische Achse (17) als eine erste optische Achse ausgebildet ist, entlang derer der erste Teilchenstrahl führbar ist, wobei die Objektivlinse (16) als eine erste Objektivlinse zur Fokussierung des ersten Teilchenstrahls auf das Objekt (4) ausgebildet ist, und wobei das Teilchenstrahlgerät ferner aufweist: – mindestens einen zweiten Strahlerzeuger (38) zur Erzeugung eines zweiten Teilchenstrahls mit zweiten geladenen Teilchen; – mindestens eine zweite optische Achse (46), entlang derer der zweite Teilchenstrahl führbar ist, und – mindestens eine zweite Objektivlinse (41) zur Fokussierung des zweiten Teilchenstrahls auf das Objekt (4).
Teilchenstrahlgerät (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche 8 bis 13, wobei das Teilchenstrahlgerät (1) ein Elektronenstrahlgerät und/oder ein Ionenstrahlgerät ist.
Gaszuführungseinrichtung (130) zur Zuführung mindestens eines Gases zu einem Objekt (4), das in einem Teilchenstrahlgerät (1) analysierbar und/oder bearbeitbar ist, insbesondere ein Teilchenstrahlgerät (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 14, mit – mindestens einem Gaseinlass (134) zum Einlass des Gases in die Gaszuführungseinrichtung (130), – mindestens einem Gasauslass (135) zum Auslass des Gases aus der Gaszuführungseinrichtung (130), und mit – mindestens einer Aufnahmeeinheit (131), an welcher der Gaseinlass (134) und/oder der Gasauslass (135) angeordnet ist/sind, wobei in der Aufnahmeeinheit (131) ein beweglich ausgebildeter Manipulator (136) zur Bearbeitung und/oder zur Anordnung des Objekts (4) angeordnet ist.
Gaszuführungseinrichtung (130) nach Anspruch 15, wobei der Manipulator (136) in der Aufnahmeeinheit (131) derart zu einer Wandung (140) der Aufnahmeeinheit (131) angeordnet ist, dass zwischen dem Manipulator (136) und der Wandung (140) ein Gasdurchflusskanal (141) gebildet ist.
Gaszuführungseinrichtung (130) nach Anspruch 15 oder 16, wobei – an der Gaszuführungseinrichtung (130) eine Positioniereinrichtung (143) zur Bewegung des Manipulators (136) angeordnet ist, – eine Längsachse sich vom Gasauslass (135) zur Positioniereinrichtung (137) erstreckt, und wobei – der Manipulator (136) entlang der Längsachse beweglich ausgebildet ist.
Gaszuführungseinrichtung (130) nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei der Manipulator (136) mindestens eine Manipulatorspitze (139) aufweist.
Gaszuführungseinrichtung (130) nach einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei – an der Aufnahmeeinheit (131) mindestens eine Dichteinrichtung (142) angeordnet ist, und wobei – der Manipulator (136) an der Dichteinrichtung (142) angeordnet ist.