DE102017120408B4

DE102017120408B4 - Verfahren und Anordnung zum Ermitteln eines elektrischen Potentials und zum Ermitteln einer Verteilungsdichtefunktion eines Stromes von einem Strahl von Teilchen

Info

Publication number: DE102017120408B4
Application number: DE102017120408.3A
Authority: DE
Inventors: Thoralf Dunger; Michael Zeuner; Matthias Nestler
Original assignee: Scia Systems GmbH
Current assignee: Scia Systems De GmbH
Priority date: 2017-09-05
Filing date: 2017-09-05
Publication date: 2020-11-19
Anticipated expiration: 2037-09-06
Also published as: DE102017120408A1; WO2019048470A1

Abstract

Verfahren zum Ermitteln eines elektrischen Potentials, welches zumindest teilweise aus mindestens einem Strahl (104) von Teilchen resultiert, und zum Ermitteln einer Verteilungsdichtefunktion eines Stromes des mindestens einen Strahls (104) von Teilchen mittels mindestens einer flächigen Sonde (108), welche eine Schaltung (118) aufweist, wobei das Verfahren aufweist:• Detektieren eines Stromes von mindestens einem Strahl (104) von Teilchen mittels der flächigen Sonde (108) mit einer ersten Einstellung der Schaltung (118), welche eine oder mehrere Messkanten (110) aufweist, wobei sich die Sonde (108) und der mindestens eine Strahl (104) relativ zueinander bewegen, so dass ein sich ändernder Teil des mindestens einen Strahls (104) die Sonde (108) überdeckt und als elektrischer Strom in Abhängigkeit der Relativposition zwischen der Sonde (108) und dem mindestens einen Strahl (104) detektiert wird, so dass eine Verteilungsfunktion des Stroms ermittelt wird;• Ermitteln der Verteilungsdichtefunktion des Stromes des mindestens einen Strahls (104) mittels mathematischen Differenzierens der ermittelten Verteilungsfunktion des Stroms; und• Ermitteln eines elektrischen Potentials der flächigen Sonde (108) mit einer zweiten Einstellung der Schaltung (118) der flächigen Sonde (108), wobei der Strahl für eine Zeitdauer zumindest teilweise die Sonde (108) überdeckt, wobei ein Abstand zwischen einer den mindestens einen Strahl (104) von Teilchen emittierenden Teilchenquelle (102) und mindestens einer der Sonden (108), vorzugsweise während des Messens, variiert wird.

Description

Verschiedene Ausführungsbeispiele betreffen ein Verfahren und eine Anordnung zum Ermitteln eines elektrischen Potentials, welches zumindest teilweise aus mindestens einem Strahl von Teilchen resultiert und zum Ermitteln einer Verteilungsdichtefunktion eines Stromes des mindestens einen Strahls von Teilchen.
Teilchenstrahlen werden für verschiedenste Zwecke in Forschung und Industrie benutzt. So werden beispielsweise Messungen von Teilchenstrahlen in Vorrichtungen zur Grundlagenforschung (beispielsweise einem Beschleuniger) oder der industriellen Anwendung (beispielsweise einem Implanter oder einer Ionenstrahlprozessanlage) vorgenommen.
Gattungsspezifische Systeme und Verfahren sind aus der US 7,309,997 B1 und der EP 2 124 245 A1 bekannt.
Für das Bearbeiten eines Materials mittels eines auftreffenden Teilchenstrahls kann es entscheidend sein, welches lokale elektrische Potential bzw. welche Verteilungsfunktion des elektrischen Potentials aufgrund des Teilchenstrahls in dem Material bzw. an dessen Oberfläche entsteht, da beispielsweise Entladungseffekte das Material oder Strukturen in dem Material (beispielsweise Bauteile wie Schaltkreise) beschädigen können. Ferner kann es von entscheidender Bedeutung sein, dass die Eigenschaften von Teilchenstrahlen (beispielsweise Ionenstrahlen oder Elektronenstrahlen) gemessen und kontinuierlich überprüft werden. Beispielsweise werden in der Industrie Verfahren zur Oberflächenbehandlung eines beschichteten Halbleiters oder einer anderen Bauteiloberfläche per Ionenstrahlen eingesetzt. Da die Genauigkeit der Bearbeitung bei einer solchen Anwendung im Nanometerbereich liegen kann, ist die Kenntnis um die Beschaffenheit des Ionenstrahls und dessen zeitlicher Stabilität wichtig. Eigenschaften eines Teilchenstrahls können beispielsweise dessen Position, Position des Maximums, der Gesamt-Strom und die so genannte Stromdichteverteilung sein. Bei Ionenstrahlen mit einem beispielsweise zweidimensional-gaußförmigen Stromdichteprofil für eine solche ortsaufgelöste Bearbeitung von Bauteiloberflächen ist die exakte Position der Stromdichteverteilung in Bezug auf das Bauteil erforderlich. Dies gilt insbesondere bei bewegenden Verfahren (z.B. Abrastern einer Bauteiloberfläche). Des Weiteren kann die Profilform der Stromdichteverteilung von Interesse sein als Stabilitätskriterium für ein örtlich-zeitlich fortschreitendes Verfahren mit Verweilzeitsteuerung und konstantem Ionenstrahlprofil.
Geladene Teilchenstrahlen können (beispielsweise in Abhängigkeit der Leitfähigkeit der zu bearbeitenden Materialien oder Strukturen) zu Aufladungseffekten an der Oberfläche (beispielsweise Bauteile wie Schaltkreise) führen. Beispielsweise können sich resultierend aus der Aufladung Gegenfelder aufbauen, die einen weiteren Zufluss von Teilchen entgegen wirken, d.h. ein (aufgeladenes) Material/Oberfläche kann zumindest teilweise vor dem Teilchenstrahl abgeschirmt werden und/oder einer Fokussierung des Teilchenstrahls kann entgegengewirkt werden (beispielsweise kann ein Fokusbereich des Teilchenstrahls verbreitert werden). Aufgrund (lokaler) Entladungseffekte kann das Material und/oder dessen Oberfläche und/oder Strukturen in/an/auf dem Material beschädigt werden. Daher können in Verfahren/Anordnungen sogenannte Neutralisationseinrichtungen eingesetzt werden, die entsprechend entgegengesetzt geladene Teilchen (z.B. Elektronen bei positiven Ionenstrahlen) dem Prozess (beispielsweise direkt dem Teilchenstrahl und/oder dem zu bearbeitenden Material) zuführen, um Aufladungen in/an dem Material und/oder dessen Oberfläche entsprechend zu neutralisieren/vermeiden.
Die Qualität der Neutralisation bzw. das verbleibende „restliche“ (lokale) Potential das trotz Neutralisation verbleiben kann, ist für viele Anwendungen ein essentieller Qualitätsparameter, so dass Kenntnis bzw. Messung des Restpotentials von essentieller Bedeutung sein können.
Für das Ermitteln eines elektrischen Potentials, welches aus einem Strahl von Teilchen in einem bearbeiteten Material und/oder auf dessen Oberfläche resultiert, wird üblicherweise eine gesonderte, zusätzliche Potentialsonde eingesetzt. Derartige zusätzliche Gerätschaften (beispielsweise auch eine gesonderte Sonden-Halterung und eine gesonderte Sonden-Bewegungssteuerung) können den Platzbedarf und den Aufwand in Bezug auf Wartung und Reinigung einer Anordnung erhöhen. Entsprechend ist es ein Aspekt verschiedener Ausführungsbeispiele, dass das Ermitteln eines elektrischen Potentials und/oder der Verteilungsfunktion des elektrischen Potentials mit derselben Sonde durchgeführt werden können, wie das Ermitteln einer Verteilungsfunktion des Stroms und/oder Verteilungsdichtefunktion des Stroms des Teilchenstrahls.
Für Ionenstrahlprozesssysteme werden üblicherweise Faraday-Becher-Sonden (auch bezeichnet als Faraday-Cup) zum Messen einer Ionenstromdichte (auch bezeichnet als Verteilungsdichtefunktion des Stromes) eingesetzt. Für eine ortsaufgelöste Messung kommen herkömmlicherweise entweder Systeme mit mehreren fest angeordneten Faraday-Sonden zum Einsatz, oder es werden Sonden mittels Bewegungssystemen durch die zu messenden Strahlen bewegt. Auch Kombinationen von beiden werden üblicherweise genutzt.
Die Benutzung von Faraday-Becher-Sonden ist jedoch mit Nachteilen verbunden. Für eine hohe Ortsauflösung benötigt man Sonden mit einer Fläche und/oder Sondenöffnung, welche klein gegenüber dem Querschnitt des Teilchenstrahls ist. Dementsprechend verlängert sich die Messzeit und es ist eine hohe Störfestigkeit der Sonden erforderlich. Bei solchen kleinen Sondenöffnungen führt der Teilchenbeschuss zur allmählichen Aufweitung der Sondenöffnungen. Außerdem tritt aufgrund der Mittelung über die endlich große Ausdehnung der Sondenfläche stets ein prinzipieller Messfehler bei Profilen mit nichtlinearen Gradienten (beispielsweise bei einem schmalen Gauß-förmigen Profil und dort speziell im Maximum) auf. Hinzu kommt, dass ein so genannter Flitter, d.h. Material aus dem Prozessraum, beispielsweise abgetragenes Material aus Ätzprozessen, sich in den Sonden ablagern kann, was zu häufigen Anlagenausfällen und damit zu Betriebsunterbrechung bei der Fertigung und entsprechend notwendigen Reinigungen der Sonden führen kann. Bei Einsatz von Sondenfeldern bzw. Sondenarrays, d.h. Anordnungen mit mehreren Sonden, besteht ein höherer Aufwand, da entsprechend mehrere Messkanäle benutzt werden müssen. Grundlegend ist der Betrieb von Faraday-Sonden oder Faraday-Sondenarrays mit einer aufwändigen Wartung und Reinigung verbunden, da durch von Teilen der Sonden verdeckte Bauteile stets eine komplette Demontage erforderlich ist.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen werden ein Verfahren und eine Anordnung zum Ermitteln eines elektrischen Potentials, welches zumindest teilweise aus dem mindestens einen Strahl von Teilchen resultiert, und zum Ermitteln einer Verteilungsdichtefunktion eines Stromes von mindestens einem Strahl von Teilchen bereitgestellt, welche zumindest einige der oben genannten Nachteile mildert oder sogar gänzlich vermeidet.
Die Aufgabe wird anhand eines Verfahrens und einer Anordnung gelöst, die in den unabhängigen Ansprüchen definiert sind. Weitere Ausführungsbeispiele werden in den abhängigen Ansprüchen offenbart.
Es ist darauf hinzuweisen, dass eine solche ermittelte Verteilungsdichtefunktion des Stroms nicht mit der elektrischen bzw. Ladungs-Stromdichteverteilung des Teilchenstrahls identisch sein muss, welche beispielsweise mit Faraday-Sonden ermittelt wird. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass sie aber eine in der Praxis ausreichend gut verwendbare Größe darstellt. Bei einer Faraday-Sonde sind eine gehäuseartige Vorrichtung, optional Hilfselektroden und/oder magnetische Felder vorgesehen, um die beim Auftreffen eines Teilchenstrahls erzeugten Sekundärelektronen am Verlassen der Messanordnung zu hindern. Im Falle einer flächigen Sonde werden entstehende Sekundärelektronen jedoch nicht am Verlassen der Sonde gehindert. Dies führt dazu, dass eine Schaltung, welche in einer Einstellung als Teil einer Strom-Messeinrichtung eingerichtet ist, einen zusätzlichen Strom durch Entstehung von Sekundärelektronen misst. Dieser zusätzliche Strom kann Teil der ermittelten Verteilungsdichtefunktion des Stroms sein.
Unter einer flächigen Sonde ist eine Sonde zu verstehen, die eine plane oder gekrümmte Oberfläche zum Aufnehmen von Teilchen eines Teilchenstromes aufweist, sowie vorgegebene definierte gerade oder gekrümmte Messkanten, welche die plane oder gekrümmte Oberfläche begrenzen. Die Messkanten befinden sich in derselben Ebene wie die plane oder gekrümmte Oberfläche. Es ist anzumerken, dass die flächige Sonde eingerichtet ist, sowohl geladene als auch ungeladene Teilchen zu detektieren, so dass die Anordnung auch ohne weiteres auf ungeladene Teilchenstrahlen angewendet werden kann. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann von den Messkanten ein Übergang gebildet werden zu einer Abschirmung der Sonde.
Verschiedene Ausführungsbeispiele können einen vergleichsweise geringen Wartungsaufwand erfordern. Beispielsweise können Faraday-Sonden mit einer aufwändigen Wartung und Reinigung verbunden sein, da durch von Teilen der Faraday-Sonden verdeckte Bauteile eine Demontage erfordern können.
Ferner kann eine flächige Sonde, welche je nach Einstellung einer Schaltung der flächigen Sonde sowohl als Potentialsonde, d.h. als Teil einer Spannungs-Messeinrichtung, als auch als Stromsonde, d.h. als Teil einer Strom-Messeinrichtung, dienen kann, die Nutzung/Bereitstellung einer gesonderten Potentialsonde oder Stromsonde unnötig machen. Solche gesonderten, zusätzlichen Gerätschaften können den Platzbedarf einer Anordnung steigern, beispielsweise kann dies bedingen, dass die Größe einer Vakuumkammer erhöht werden muss, womit die Abpumpzeit der Vakuumkammer und den Aufwand für deren Reinigung erhöht werden kann. Ferner können für eine oder mehrere solcher zusätzlichen, gesonderten Gerätschaften ein oder mehrere eigene Steuerungen, Halterung, Motorisierungen notwendig sein. Dies kann bei einer Sonde gemäß verschiedener Ausführungsbeispiele, welche je nach Einstellung der Schaltung der flächigen Sonde sowohl als Potentialsonde als auch als Stromsonde dienen kann, unnötig sein.
Eine Verteilungsfunktion des elektrischen Potentials kann beispielsweise Informationen darüber liefern, ob eine Neutralisationseinrichtung und wie eine Neutralisationseinrichtung (Beispielsweise Richtung, Breite, Stromstärke, Stromstärkeverteilung einer Strahl-Neutralisationseinrichtung und/oder Position, Struktur, Anordnung und Stromstärke von festen Neutralisationseinrichtungen wie beispielsweise Filament/Draht-Neutralisationseinrichtungen) eingerichtet werden kann/muss. Mittels eines elektrischen Potentials und/oder einer Verteilungsfunktion eines elektrischen Potentials kann auch der Teilchenstrahl an sich überprüft werden und beispielsweise dazu dienen, die Teilchenstrahlquelle(n) zu überprüfen und auf gewünschte Werte (beispielsweise in Bezug auf Stromstärke, Stromdichte und Stromdichteverteilung des Teilchenstrahls) einzustellen (beispielsweise mittels Steuerns von Beschleunigungsspannungen und/oder sonstigen Betriebsstromstärken).
Diese Kombination/en ermöglicht/ermöglichen eine genauere Modellierung einer zu ermittelnden Verteilungsdichte des Stroms eines Teilchenstrahles bzw. einer zu ermittelnden Verteilung des elektrischen Potentials, da mehrere Bewegungsrichtungen in der mehrdimensionalen Verteilungsdichtefunktion/Verteilungsfunktion berücksichtigt werden können. Dies wiederum führt zu einer genaueren Prozessierung beispielsweise einer Oberfläche eines Substrates unter Verwendung der ermittelten mehrdimensionalen Verteilungsdichtefunktion/Verteilungsfunktion.
Solche mehrdimensionalen Funktionen können unter Verwendung eines mathematischen Modells gewonnen werden. Beispielsweise können in dem Fall, dass eine Verteilungsdichtefunktion des Stroms in einer ersten Richtung und eine zweite Verteilungsdichtefunktion des Stroms in einer zweiten Richtung (welche beispielsweise nicht parallel, beispielsweise (im Wesentlichen) senkrecht, zu der ersten Richtung stehen kann, beispielsweise innerhalb der Ebene der flächigen Sonde), ermittelt werden, so kann unter der Annahme von Symmetrien des Teilchenstrahls eine mehrdimensionale Verteilungsdichtefunktion des Stroms ermitteln werden, welche eventuell nicht dem Betrag der elektrischen Stromdichteverteilung des Teilchenstrahls, aber seinem Profil entspricht, wobei das Profil hinsichtlich seiner „physikalischen Wirkung“ bei Auftreffen des Teilchenstrahls auf eine zu bearbeitende Oberfläche eines Substrates die eigentliche Aussagekraft besitzt. Analog kann eine mehrdimensionale Verteilungsfunktion des elektrischen Potentials gewonnen werden. Eine mehrdimensionale Verteilungsfunktion des elektrischen Potentials kann Informationen darüber liefern, wie beispielsweise eine Neutralisierungseinrichtung einzustellen ist und/oder wie die Teilchenstrahlquelle einzustellen ist, um Aufladungseffekte zu begrenzen. Beispielsweise lässt sich so auch ein Winkel zwischen dem Teilchenstrahl und der Sonde ermitteln, da beispielsweise eine kreisförmige mehrdimensionale Verteilungsdichtefunktion des Stroms und/oder eine kreisförmige mehrdimensionale Verteilungsfunktionen des elektrischen Potentials als ellipsenförmig auf der Sonde bei einem Winkel verschieden von 90° erscheint.
In einer Ausgestaltung können die mindestens zwei Verteilungsdichtefunktionen des Stroms und/oder die mindestens zwei Verteilungsfunktionen des elektrischen Potentials mittels mindestens zwei Messkanten der flächigen Sonde in mindestens zwei zu den Messkanten nicht parallelen Richtungen ermittelt werden.
In einer weiteren Ausgestaltung können die mindestens zwei Verteilungsdichtefunktionen des Stroms und/oder die mindestens zwei Verteilungsfunktionen des elektrischen Potentials mittels einer Messkante der flächigen Sonde in mindestens zwei zu der Messkante nicht parallelen und voneinander verschiedenen Richtungen ermittelt werden. Dies kann beispielsweise eine Rotation der flächigen Sonde beinhalten.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird dieselbe zusätzliche Sonde für eine Strom-Messung sowie für eine Potential-Messung genutzt.
Eine oder mehrere zusätzliche Sonden können das Material der Anordnung gegenüber Teilchenbeschuss schonen, indem der Teilchenstrahl beispielsweise nur für einen Teil des Verfahrens auf eine Sonde geführt wird und für weitere Teile des Verfahrens der Teilchenstrahl auf eine zusätzliche Sonde geführt wird, oder das eine zusätzliche Sonde einen Ersatz für eine andere Sonde darstellt, falls eine Sonde ausfallen sollte. Weiterhin können verschiedenen Sonden für unterschiedliche Zwecke optimiert sein. Beispielsweise kann eine erste Sonde für einen senkrecht einfallenden Teilchenstrahl und eine zweite Sonde für einen unter einem Winkel einfallenden Teilchenstrahl optimiert sein. Alternativ können die Sonden aus verschiedenen Materialien hergestellt sein, welche zum Detektieren verschiedener Arten von Teilchenstrahlen optimiert sind. Bei mehreren Sonden können eine, manche oder alle Sonden mittels einer Einstellung der jeweiligen Schaltungen der jeweiligen Sonden sowohl als Stromsonden als auch als Potentialsonden dienen.
Eine Veränderung des Abstandes zwischen Teilchenstrahlquelle und Sonde kann beispielsweise bei einem fokussierenden Teilchenstrahl den Fokus des Teilchenstrahls in die Ebene der flächigen Sonde führen. Beispielsweise kann bei einer Ermittlung von mehreren Verteilungsdichtefunktionen des Stroms oder mehreren Verteilungsfunktionen des elektrischen Potentials in verschiedenen Abständen eine drei-dimensionale Verteilungsdichtefunktion des Stroms und/oder drei-dimensionale Verteilungsfunktion des elektrischen Potentials eines Teilchenstrahls ermittelt werden. Damit wird eine noch genauere Beschreibung des gesamten Teilchenstrahles bzw. dessen Auswirkungen auf ein Material in seiner dreidimensionalen Ausgestaltung/Auswirkung ermöglicht.
In noch einer Ausgestaltung kann eine ermittelte (beispielsweise mehrdimensionale) Verteilungsdichtefunktion des Stroms und/oder eine ermittelte (beispielsweise mehrdimensionale) Verteilungsfunktion des elektrischen Potentials mit gespeicherten empirischen Daten korreliert werden. Beispielsweise können die gespeicherten empirischen Daten eine Information über Einwirkung/Auswirkung eines von einer Teilchenquelle emittierten Strahles auf eine zu bearbeitende Oberfläche eines Substrates betreffen, welches in einem vorgegebenen Abstand zu der Teilchenquelle angeordnet ist.
Für manche Anwendungen reicht es in der Praxis nicht aus, nur eine Stromverteilungsdichte eines Teilchenstrahles oder eine Verteilungsfunktion des elektrischen Potentials zu ermitteln, um Vorhersagen über beispielsweise das Resultat einer Oberflächenbearbeitung machen zu können. Eine Vielzahl weiterer Parameter kann einen Einfluss auf das schließlich ermittelte Resultat haben, z.B. auf die Beschaffenheit einer bearbeiteten Oberfläche unter Berücksichtigung der ermittelten Stromverteilungsdichte. Dazu gehören beispielsweise die Eigenschaften des zu bearbeitenden Materials, dessen Temperatur, die Spezies und die kinetischen Energien der Teilchen. Aus diesem Grund kann es in der Praxis sinnvoll sein, einen empirischen Zusammenhang zwischen ermittelter Verteilungsdichtefunktion des Teilchenstrahls bzw. ermittelter Verteilungsfunktion des elektrischen Potentials und beispielsweise einem Ätzabtrag an einer Oberfläche eines mittels des Teilchenstrahls zu bearbeitenden Substrates, zu bilden. Es können beispielsweise Vorversuche auf einer Oberfläche eines Testsubstrats vorgenommen werden, um so einen Parametersatz, beispielsweise eine erforderliche Verweildauer und/oder eine erforderliche Teilchenbeschleunigung, für die eigentliche Oberflächenbearbeitung festzulegen, um eine gewünschte Oberflächenstrukturierung eines zu bearbeitenden Substrates zu erreichen. Solche Vorversuche und Parametersätze können auch ein elektrisches Potential oder einen Bereich für ein elektrisches Potential betreffen, was ein Testsubstrat beispielsweise maximal (beispielsweise mit Toleranzbereichen) bei einer Bearbeitung mittels eines Teilchenstrahls aufweisen sollte, damit das Testsubstrat nicht beschädigt wird.
Beispielsweise kann das Messen eines elektrischen Potentials bzw. dessen Verteilungsfunktion, welches sich in einem zu bearbeitenden Material und/oder an dessen Oberfläche aufgrund des Teilchenstrahls ausbilden kann, vor und nach dem Ermitteln der Verteilungsfunktion des Stroms erfolgen. Mehrere Messungen des elektrischen Potentials bzw. dessen Verteilungsfunktion zu verschiedenen Zeiten können als Indikator der Stabilität des Teilchenstrahls über die Bearbeitungszeit hinweg dienen. Ferner kann die Schaltung der flächigen Sonde auch, beispielsweise periodisch und/oder zu ein oder mehreren verschiedenen Zeitpunkten, zwischen der ersten und der zweiten Einstellung wechseln, so dass das Ermitteln der Verteilungsfunktion des Stroms kurzzeitig für das Ermitteln des elektrischen Potentials (und/oder dessen Verteilungsfunktion) unterbrochen wird. Beispielsweise kann zumindest solange die Sonde als Stromsonde agieren, solange das Auftreffgebiet des Teilchenstrahls eine Messkante überdeckt und die Sonde kann als Potentialsonde agieren, solange das Auftreffgebiet des Teilchenstrahls vollständig auf Fläche der Sonde liegt.
Eine Strahlladungs-Neutralisierungseinrichtung kann Ladungen, beispielsweise Elektronen oder Ionen, bereitstellen, welche eine entgegengesetzte, d.h. ungleichnamige, Ladung zu der Ladung des Teilchenstrahls aufweisen können. Der Teilchenstrahl kann beispielsweise an einer Strahlladungs-Neutralisierungseinrichtung, welche eine geladene Elektrode aufweisen kann, vorbeiführen und Ladungen aus der Elektrode aufnehmen, so dass die effektive Ladung des Teilchenstrahls abnimmt. Eine andere Strahlladungs-Neutralisierungseinrichtung kann zur Teilchenstrahlladung entgegengesetzte Ladungen beschleunigen (beispielsweise mittels einer Elektronenkanone, wie einer Kathodenstrahlröhre, oder in einem Plasma erzeugte Ladungen). Die so beschleunigten entgegengesetzten Ladungen können, beispielsweise als neutralisierenden Strahl, auf den Teilchenstrahl gerichtet sein und so die effektive Ladung des Teilchenstrahls zumindest teilweise neutralisieren, d.h. vermindern. Mittels der Sonde kann beispielsweise auch die Funktionstüchtigkeit der Neutralisierungseinrichtung überprüft werden.
Falls die Strahlladungs-Neutralisierungseinrichtung einen solchen neutralisierenden Strahl auf den Teilchenstrahl richtet, so kann der neutralisierende Strahl an jedem Punkt des Teilchenstrahls in den Teilchenstrahl eingebracht werden. So kann beispielsweise der neutralisierende Strahl an einem Anfang des Teilchenstrahls, d.h. an einer Öffnung einer Teilchenstrahlquelle, oder an einem Ende, beispielsweise auf der Oberfläche eines zu bearbeitenden Materials oder über die ganze oder eines Teils der Länge des Teilchenstrahls in den Teilchenstrahl eingebracht werden.
Eine zumindest teilweise Strahlneutralisation kann eingesetzt werden, um einer Strahlaufweitung des Teilchenstrahls, welche aufgrund der elektrischen Abstoßung der einzelnen geladenen Teilchen eines Teilchenstrahls auftreten kann, entgegenzutreten. Ferner kann die Strahlneutralisation dazu eingesetzt werden, dass sich ein zu bearbeitendes Material und/oder dessen Oberfläche beispielsweise nur vermindert (zeitlich vermindert, d.h. verlangsamt, und/oder vermindert in der absoluten oder einer relativer Menge an Ladung) auflädt. Um die Qualität und/oder Quantität der Strahlneutralisation zu bestimmen, kann das elektrische Potential bzw. dessen Verteilungsfunktion der flächigen Sonde bestimmt werden.
Bei der Sonde wird im Gegensatz zu einer Faraday-Sonde gezielt auf Wände oder andere gehäuseartigen Vorrichtungen, Hilfselektroden oder magnetische Felder oder andere Vorrichtungen, welche geeignet sind Sekundärelektronen zurückzuhalten, und weitere Anordnungen und Bauteile, welche geeignet sind, den Teilchenstrahl ganz oder teilweise abzuschatten, verzichtet. Dadurch verringert sich gegenüber einer herkömmlichen Faraday-Sonde der Aufwand für Wartung, Reparatur und Instandsetzung.
Eine Abschirmung kann während des Verfahrens, zu den Zeitpunkten, bei denen nur ein Teil oder kein Teilchenstrahl auf die Sonde trifft, zweckmäßig sein, um eventuell vorhandene andere Komponenten der Anordnung vor Teilchenbeschuss zu schützen.
Je nach Ausführung kann die Halterung in bis zu drei Raumrichtungen bewegbar sein und um jegliche Raumachsen rotieren. Damit lässt sich beispielsweise eine Sonde zu einer Zeit, in welcher diese nicht gebraucht wird, aus der Umgebung des Teilchenstrahls bewegt werden, anders ausgedrückt, entfernt werden. Je nach Ausführung ermöglicht eine solche Halterung eine kontinuierliche Bewegung der Sonde relativ zum Teilchenstrahl. Unter einer Bewegungsrichtung ist auch eine Rotation zu verstehen, mit der es ermöglicht werden kann, dass der Teilchenstrahl unter einem Winkel auf die flächige Sonde trifft.
Beispielsweise kann die weitere Halterung, z.B. eine Wafer-Halterung, mechanisch mit der Sonden-Halterung verbunden sein. So kann beispielsweiseweise der Bewegungsablauf des Teilchenstrahls über die Sonde mit dem Bewegungsablauf des Teilchenstrahls über ein zu bearbeitendes Material direkt, bzw. nur verschoben um einen konstanten Vektor, übertragen werden. So können Einrichtungs- und Wartungsaufwand und auch mögliche Fehlerquellen reduziert werden. Beispielsweise ist die Sonde in eine Halterung für das zu bearbeitende Material integriert.
Der Prozessor kann ein frei programmierbarer Prozessor (beispielsweise ein Mikroprozessor oder ein Nanoprozessor) sein oder eine hartverdrahtete Logik, oder eine Firmware oder beispielsweise ein applikationsspezifischer Schaltkreis (application specific integrated circuit, ASIC) oder ein feldprogrammierbares Gate-Array (field-programmable gate array, FPGA) sein.
Dadurch, dass bei der flächigen Sonde ein elektrischer Strom bei Erzeugung von Sekundärelektronen messbar ist, können im Gegensatz zu einer Faraday-Sonde im Prinzip auch Teilchenstrahlen von ungeladenen Teilchen detektiert werden, wie oben erläutert wurde. Somit steht eine größere Auswahl an Teilchenquellen offen, welche in der Anordnung benutzt werden können.
Ferner kann die Steuerung eingerichtet sein, die Einstellung einer Schaltung der Sonde zu wechseln.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine solche Steuerung die Parameter und Eigenschaften des Teilchenstrahls automatisch oder manuell oder mit einer entsprechenden Kombination verändern, steuern, pausieren, abbrechen und/oder nachregeln. Dies kann beispielsweise die Position oder die elektrischen Betriebsströme für verschiedene Bauteile der Teilchenstrahlquelle betreffen. Ebenso kann diese Steuerung direkte oder indirekte Parameter des Teilchenstrahls betreffen, beispielsweise Eigenschaften einer Strahlladungs-Neutralisierungseinrichtung, Zusammensetzung und Dosis für Ausgangsgase für die Teilchenstrahlquelle und/oder Temperaturen von verschiedenen Bauteilen.
Die flächige Sonde kann verschiedene geometrische Formen (in Draufsicht) annehmen. Die Form kann beispielsweiserechteckig, rund, ein Kreissegment oder eine Fläche eines Teilzylinders oder Prismas oder eine entsprechende Kombination sein. Die flächige Sonde kann auch die Form eines Segmentes der Mantelfläche eines Zylinders annehmen, wobei beispielweise eine Messkante auf der Zylindermantelfläche liegen kann und die Symmetrieachse des Zylinders beispielsweise senkrecht zur Richtung des Teilchenstrahls sein kann. Die flächige Sonde kann auch (beispielsweise mittels eines entsprechenden Antriebs) rotiert werden (und beispielsweise mittels einer Halterung rotierbar gehalten werden).
Ein Teilchenstrahl kann beispielsweise senkrecht (alternativ aber auch grundsätzlich in einem beliebigen, beispielsweise spitzen, Winkel) auf die Sondenfläche gerichtet sein.
Die Messkanten der Sonde können länger sein als der Querschnitt eines auf die Sonde auffallenden Teilchenstrahls, so dass bei Führen des Teilchenstrahls über eine jeweilige Messkante sich die „überfahrene“ Messkante sich weiter erstreckt als die geometrische Ausdehnung des Teilchenstrahls und somit teilweise noch unbestrahlt verbleibt. Die Messkanten können zwischen der Sonde und einer Abschirmung liegen. Ein Teilchenstrahl kann mehr als eine Messkante gleichzeitig überfahren.
Die Relativbewegung zwischen Teilchenstrahl und Sonde kann kontinuierlich sein (oder auch diskontinuierlich, beispielsweise bei Verwendung eines Schrittmotors als Antrieb beispielsweise des gehaltenen Substrates).
Das Ermitteln der Verteilungsdichtefunktion des Stroms mittels mathematischer Differenzierung kann durch geeignete analytische oder nummerische Verfahren durchgeführt werden, wie beispielsweise das so genannte Newton-Cotes-Verfahren oder das so genannte Romberg-Verfahren. Beispielsweise kann mit denselben mathematischen Verfahren auch eine Verteilungsdichtefunktion des elektrischen Potentials ermittelt werden.
Unterschiedliche Richtungen der Relativbewegungen zwischen Sonde und einem Teilchenstrahl zur Ermittlung einer mehrdimensionalen Verteilungsdichtefunktion des Stroms und/oder einer mehrdimensionalen Verteilungsfunktion des elektrischen Potentials können beispielsweise (im Wesentlichen) senkrecht zueinander sein.
Die Ermittlung einer Verteilungsdichtefunktion des Stroms und/oder einer Verteilungsfunktion des elektrischen Potentials an einer Messkante kann zur Überprüfung wiederholt an der gleichen oder einer anderen, parallelen Messkante nochmals durchgeführt werden.
Eine zusätzliche flächige Sonde kann eine gleiche oder verschiedene geometrische Form aufweisen wie die flächige Sonde selbst.
Eine zusätzliche Sonde kann einen anderen Bewegungsablauf und Bewegungsrichtung aufweisen. Außerdem kann die zusätzliche Sonde in derselben Ebene oder nicht in derselben Ebene wie die erste Sonde sein. Die erste Sonde kann für die Ermittlung einer Verteilungsdichtefunktion des Stroms in einer Bewegungsrichtung vorgesehen sein und die zweite Sonde für die Ermittlung einer Verteilungsdichtefunktion des Stroms in einer anderen Bewegungsrichtung. Analog können so mehrere Verteilungsfunktionen für das elektrische Potential gewonnen werden.
Der Abstand zwischen einer Teilchenquelle und einer Sonde kann vor, während und/oder nach dem Ermitteln einer oder mehrerer Verteilungsfunktion(en) variiert werden.
Gespeicherte empirische Daten, welche zur Korrelation einer ermittelten Verteilungsdichtefunktion des Stroms bzw. einer mehrdimensionalen Verteilungsdichtefunktion des Stroms und/oder zu einem ermittelten elektrischen Potential oder dessen Verteilungsfunktion hinzugezogen werden, können die Eigenschaften eines Teilchenstrahls oder die Wirkungen eines Teilchenstrahls betreffen. Dazu kann die Anordnung einen entsprechenden Speicher, beispielsweise einen mit einem Prozessor gekoppelten Speicher, aufweisen. Die gespeicherten empirischen Daten können beispielsweise (auch) Potentiale, Oberflächenpotentiale, Verteilungsfunktionen von Potentialen und/oder Verteilungsdichtefunktionen von Potentialen (beispielsweise ein maximal tolerierbares Potential) von zu bearbeitenden Materialien, gemessene Potentiale der Sonde und Einstellungen einer Strahlladungs-Neutralisierungseinrichtung betreffen.
Die Position eines Maximums und einer Standardabweichung können an einer ein- und mehrdimensionalen Verteilungsdichtefunktion des Stroms und/oder einer ein- und mehrdimensionalen
Verteilungsfunktion/Verteilungsdichtefunktion des elektrischen Potentials ermittelt werden. Aus einer Verteilungsdichtefunktion des Stroms/Verteilungsdichtefunktion des elektrischen Potentials können auch mit Hilfe der Position des Maximums und einer Standardabweichung weitere mathematische Größen bestimmt werden, wie beispielsweise ein Mittelwert, oder Größen die sich durch mathematische Differenzierung oder Integralbildung ergeben. Die Ermittlung eines Maximums und einer Standardabweichung oder weiterer Größen kann durch geeignete analytische oder nummerische Verfahren durchgeführt werden, wie sie beispielhaft oben aufgeführt wurden.
Die Schaltung kann in einer Einstellung als Teil einer Strom-Messeinrichtung oder einer Spannungs-Messeinrichtung dienen und kann zur Messung mit einem geeigneten elektrischen Potential verbunden sein. Dieses Potential, was beispielsweise ein Erdungspotential sein kann, kann an der Sonde anliegen. Das elektrische Potential kann auch von dem Erdungspotential verschieden sein, beispielsweise für Mess-Modi, bei denen der Teilchenstrahl beeinflusst oder Störfaktoren kompensiert werden sollen. Außerdem kann das elektrische Potential zeitlich variieren, um Mess-Modi zu realisieren oder verschiedene Mess-Modi nacheinander zu ermöglichen.
Eine Halterung zum Halten der Sonde kann manuell oder maschinengesteuert oder durch eine entsprechende Kombination gesteuert sein. Eine Halterung kann je nach Ausführungsform eine Bewegung in bis zu drei Raumrichtungen und eine Rotation um jegliche Raumachsen ermöglichen.
Alle Bauteile der Anordnung, beispielsweise die Schaltung, die Halterung oder die Sonde können an die jeweilige Umgebung angepasst sein. Beispielsweise können im Falle des Betriebs der Anordnung in einem Vakuum Stromführungen, Schmierfette und Bauteilmaterialien angepasst sein.
Eine Ermittlungseinrichtung kann einen Prozessor und damit verbundene analoge und/oder digitale Schaltungen aufweisen, wie sie beispielhaft oben ausgeführt wurden. Die Ermittlungseinrichtung kann ein Verfahren automatisch oder mit manueller Eingabe modifizieren, pausieren oder abbrechen. Außerdem kann die Ermittlungseinrichtung mit zusätzlichen Einrichtungen verbunden sein, so dass die zusätzlichen Einrichtungen Daten speichern oder verarbeiten können, wobei die verarbeiteten Daten wieder der Ermittlungseinrichtung zur Verfügung stehen können. Die Ermittlungseinrichtung kann dazu dienen die Schaltung der Sonde zu steuern, beispielsweise den Wechsel einer Einstellung der Schaltung zu steuern.
Gemäß einer Ausführungsform wird beispielsweise ein fokussierender Ionenstrahl mit einer gauß-förmigen Ladungs-Stromverteilungsdichte in einer Ionenstrahlquelle in einer evakuierten Kammer erzeugt. Der Ionenstrahl wird in diesem Beispiel dafür benutzt, eine dünne Schicht von einem Substrat abzutragen. Die Sonde wird nun über eine Halterung durch den Teilchenstrahl hindurch bewegt. Der Ionenstrahl trifft beispielsweise in einem kreisförmigen Gebiet anfangs vollständig auf der Sonde auf. Durch eine kontinuierliche Bewegung der Sonde verschiebt sich das Auftreffgebiet des Ionenstrahls über eine Messkante hinweg. Das Auftreffgebiet liegt zunehmend auf einer Abschirmung und abnehmend auf der Fläche der Sonde. Mit der Schaltung die in einer Einstellung als Teil einer Strom-Messeinrichtung eingerichtet ist, kann beispielsweise der Strom der Sonde während dieser Relativbewegung gemessen werden. Man erhält dadurch eine Verteilungsfunktion des Stroms des Teilchenstrahls für diese Bewegungsrichtung, im Folgenden auch bezeichnet als erste Bewegungsrichtung x. Durch mathematisches Differenzieren ergibt sich daraus eine Gauß-förmige Verteilungsdichtefunktion des Stroms. Dies kann für verschiedene Abstände zwischen Sonde und Ionenstrahlquelle wiederholt werden, um den Fokuspunkt des Ionenstrahls anhand der Standardabweichungen der Gauß-förmigen Verteilungsdichtefunktionen des Stroms für die verschiedenen Abstände zu ermitteln. Anschließend wird in derselben Art eine zweite Verteilungsdichtefunktion des Stroms für eine zweite Bewegungsrichtung y ermittelt, wobei die zweite Bewegungsrichtung y senkrecht zur ersten Bewegungsrichtung x ist. In einem nächsten Schritt werden die erhaltenen beiden Verteilungsdichtefunktionen des Stroms überlagert. Diese Überlagerung geschieht mit Hilfe mathematischer Modelle. Für den Fall, dass sich die Verteilungsdichtefunktionen des Stroms für die beiden Bewegungsrichtungen x und y beispielsweise mit Gauß-Funktionen F₁, F₂, mit jeweiliger Standardabweichungen beschreiben lassen: $F_{1} (x, σ_{1}) = A_{1} \cdot e^{(- \frac{x^{2}}{2 σ_{1}^{2}})}$
wobei mit

- x die erste Bewegungsrichtung des Ionenstrahls relativ zu der Sonde;
- σ₁ eine Standardabweichung der ersten Gauß-Funktion F₁ in der ersten Bewegungsrichtung x;
- A₁ die maximale Amplitude der ersten Gauß-Funktion F₁ in der ersten Bewegungsrichtung x

F_{2} (y, σ_{2}) = A_{2} \cdot e^{(- \frac{y^{2}}{2 σ_{2}^{2}})}

- y die zweite Bewegungsrichtung des Ionenstrahls relativ zu der Sonde;
- σ₂ eine Standardabweichung der zweiten Gauß-Funktion F₂ in der zweiten Bewegungsrichtung y;
- A₂ die maximale Amplitude der zweiten Gauß-Funktion F₂ in der zweiten Bewegungsrichtung y bezeichnet wird.

Aus der ersten Gauß-Funktion F₁ und der zweiten Gauß-Funktion F₂ kann eine zweidimensionale Gauß-Funktion (allgemein die zweidimensionale Verteilungsdichtefunktion) F₃ gebildet werden wie folgt: $F_{3} (x, y, σ_{1}, σ_{2}, B) = B \cdot e^{(- \frac{σ_{1}^{2} x^{2} + σ_{2}^{2} y^{2}}{2 σ_{1}^{2} 2 σ_{2}^{2}})}$
wobei mit B die maximale Amplitude der zweidimensionalen Gauß-Funktion F₃ bezeichnet wird.
Allgemein und für die Beispiele/Ausführungsbeispiele auch im Zusammenhang mit der Beschreibung der einzelnen Figuren ist mit einer Gauß-förmigen Funktion, beispielsweise einer Gaußförmigen Verteilungsdichtefunktion, gemeint, dass die Funktion zumindest annährend einer mathematischen Gauß-Funktion/Gauß-Normalverteilungsdichtefunktion entspricht, so dass die Gauß-förmige Funktion an eine mathematische Gauß-Funktion, beispielsweise im Rahmen von Toleranzen, annährend beschrieben werden kann. Auch kann eine nicht (oder nicht annähernd) Gauß-förmige Funktion mittels einer mathematischen Gauß-Funktion korreliert werden, um beispielsweise einen entsprechenden Anteil zu gewinnen. Die hier in Beispielen genannten Gauß-förmigen Funktionen bzw. mathematischen Gauß-Funktionen stellen Beispiele dar. Andere Beispiele können mittels linearen, exponentiellen, Polynom- (und/oder mittels eines Polynoms/eine Polynomreihe beschreibbar), trigonometrischen oder andere Funktionen/Funktionstypen annährend beschrieben werden bzw. mit entsprechenden mathematischen Funktionen korreliert werden.
Nachfolgend kann diese zweidimensionale Verteilungsdichtefunktion F₃ mit experimentellen Daten, beispielsweise mit einem Vorversuch, korreliert werden.
In einem solchen Vorversuch kann ein sogenannter Fußpunkt erzeugt werden, bei dem der Ionenstrahl für eine bestimmte Zeit auf eine feste Position auf das zu bearbeitende Material auftrifft. Die Auswertung des Fußpunktes ergibt beispielsweise eine zweidimensionale Gauß-förmige Ätzrate entsprechend dem beispielsweise Gauß-förmigen Ionenstrahlprofil. Diese Gauß-förmige Ätzrate wird anschließend mit der zweidimensionalen Verteilungsdichtefunktion F₃ aus Formel (3) verglichen. Dabei werden die Parameter der zweidimensionalen Verteilungsdichtefunktion F₃ miteinander korreliert, so dass die zweidimensionale Verteilungsdichtefunktion F₃ der Formel (3) der zweidimensionalen Gauß-förmigen Ätzrate entspricht. Je nach Anwendung können mit dieser zweidimensionalen korrelierten Verteilungsdichtefunktion F₃ nun beispielsweise gewünschte Verweilzeiten oder Geschwindigkeiten des Ionenstrahls berechnet werden, gemäß denen ein Ionenstrahl über eine Oberfläche eines zu bearbeitenden Substrats geführt wird, um ein gewünschtes Oberflächenprofil des zu bearbeitenden Substrats zu erreichen. Die Sonde kann somit der Ermittlung einer zweidimensionalen korrelierten Verteilungsdichtefunktion F₃ dienen, welche Voraussetzung für weitere Berechnungen sein kann. Außerdem kann die Sonde zu einer Überprüfung des Ionenstrahls und/oder zu einer Positionsbestimmung des Ionenstrahls und/oder zu einer Überprüfung der Standardabweichung des Ionenstrahls verwendet werden.
Ferner kann ein elektrisches Potential der Sonde gemessen werden. So kann beispielsweise der Ionenstrahl vor und/oder nach dem Ermitteln einer Verteilungsfunktion des Stroms zumindest teilweise auf der Fläche der Sonde für eine Zeitdauer auftreffen. Die Schaltung kann einen Schalter aufweisen, der die Schaltung derart einstellt, dass eine Spannung zwischen der Sonde und einem Bezugspotential, beispielsweise einem Erdpotential, gemessen werden kann. Das elektrische Potential der Sonde kann auch während dem Ermitteln der Verteilungsfunktion des Stroms erfolgen. So kann beispielsweise in einer Bewegung, bei welcher der Auftreffort des Ionenstrahls über die Fläche der Sonde und über eine Messkante der Sonde geführt wird, solange das elektrische Potential gemessen werden, solange der Auftreffort des Ionenstrahls noch ganz oder zumindest überwiegend auf der Fläche der Sonde auftrifft.
Zusätzlich kann auch eine Verteilungsfunktion des elektrischen Potentials der Sonde ermittelt werden. Beispielsweise analog zur Strommessung kann dabei der Ionenstrahl in einem Bereich anfangs vollständig auf der Sonde auftreffen. Durch eine kontinuierliche Bewegung der Sonde kann sich das Auftreffgebiet des Ionenstrahls über eine Messkante hinweg verschieben. Das Auftreffgebiet liegt zunehmend auf einer Abschirmung (oder auch in den leeren Raum) und abnehmend auf der Fläche der Sonde. Mit der Schaltung, die in zweiten Einstellung als Teil einer Spannungs-/Potential-Messeinrichtung eingerichtet ist, kann beispielsweise das elektrische Potential der Sonde während dieser Relativbewegung gemessen werden. Man erhält dadurch eine Verteilungsfunktion des elektrischen Potentials für diese Bewegungsrichtung. Analog zur Strommessung kann so auch eine mehrdimensionale Verteilungsdichtefunktion des Potentials ermittelt werden. Zum Ermitteln einer Verteilungsfunktion bzw. Verteilungsdichtefunktion des elektrischen Potentials kann dieselbe Maschinerie zur Erzeugung der Relativbewegung (beispielsweise die gleiche Relativbewegung, eine Relativbewegung mit einer anderen Geschwindigkeit oder eine Relativbewegung mit anderen Schrittweiten, beispielsweise bei einer Implementierung mittels Schrittmotoren) genutzt werden, wie für die Strom-Messung.
Bei Anlegen eines elektrischen Potentials an die Sonde kann eine Abschätzung über die kinetische Energie bzw. den Impuls der Ionen erfolgen. Bei Anlegen eines elektrischen Potentials, welches stark genug ist, alle geladenen Teilchen des Ionenstrahls an einem Auftreffen auf der Sonde zu hindern, kann eine Abschätzung über den Anteil von ungeladenen Teilchen, welche sich möglicherweise im Ionenstrahl befinden, erfolgen. Entsprechend kann auch eine Verteilungsfunktion des/eines elektrischen Potentials mit Nutzung eines zuvor an die Sonde angelegtes elektrischen Potentials erfolgen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen

1 eine Anordnung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
2 eine Sonde gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
3A bis 3E eine Form der Sonde gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
4A bis 4C ein Blockdiagramm, in dem ein Verfahren für den Messablauf zu drei verschiedenen Zeiten gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen dargestellt ist;
5 ein Blockdiagramm eines Mess- und Auswerteablaufes gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen; und 6 eine Anordnung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.

In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „vorderes“, „hinteres“, usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe „verbunden“, „angeschlossen“ sowie „gekoppelt“ verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
1 zeigt eine Anordnung 100 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
Die Anordnung 100 weist eine Teilchenstrahlquelle 102 auf, die eingerichtet ist, einen Teilchenstrahl 104 zu emittieren, welcher in einem Gebiet 106 (auch Auftreffgebiet genannt) auf eine Fläche der Sonde 108, eine zugehörige Messkante 110 und eine Abschirmung 112 auftrifft. Die elektrische Ladung des Teilchenstrahls 104 kann zumindest teilweise mittels einer Strahlladungs-Neutralisierungseinrichtung 130 neutralisiert/vermindert werden.
Die Fläche der Sonde 108 und die Abschirmung 112 sind mittels einer Halterung 114 gehaltert, welche derart eingerichtet ist, dass sie eine Bewegung und eine Winkeleinstellung der Fläche der Sonde 108 relativ zu dem Teilchenstrahl 104 ermöglicht, und zwar eine translatorische Bewegung in eine, in zwei oder in alle drei Raumrichtungen und/oder eine rotatorische Bewegung um eine, zwei oder um alle drei Raumachsen herum.
Eine oder mehrere translatorische Bewegungen der Sonde 108 relativ zum Teilchenstrahl 104 können genutzt werden, so dass ein sich verändernder Teil des Auftreffgebiets 106 auf die Fläche der Sonde 108 auftrifft. Dies kann insbesondere durch eine kontinuierliche Bewegung der Sonde 108 relativ zum Teilchenstrahl 104 erfolgen. Eine solche Bewegung kann in einer ersten Bewegungsrichtung x und einer dazu senkrechten zweiten Bewegungsrichtung y erfolgen.
Die Schaltung 118 der Sonde 108 ist mittels einer elektrischen Leitung 116 (beispielsweise einem Kabel 116) mit der Sonde 108, und dort beispielsweise mit der ebenen Fläche der Sonde 108 elektrisch leitend verbunden.
Die Schaltung 118 kann für die Detektion eines auf die Fläche der Sonde 108 einfallenden Teilchenstrahls mittels einer Spannungs-Messung (Potential-Messung) oder einer Strom-Messung eingerichtet sein. In einem Beispiel geschieht dies dadurch, dass im Teilchenstrahl vorhandenen Ladungsträger ihre elektrische Ladung bei Auftreffen auf die Fläche der Sonde 108 abgeben und dadurch die Fläche der Sonde 108 elektrisch aufgeladen wird und/oder das bei der Generation von Sekundärelektronen die Fläche der Sonde 108 aufgeladen wird. Die Schaltung 118 ist mit einem elektrischen Potential (beispielsweise einer Erdung) elektrisch verbunden (siehe 2). Die Schaltung 118 kann zumindest zwei Einstellungen besitzen. In der ersten Einstellung kann die Ladung der Fläche der Sonde 108 durch einen Kompensationsstrom ausgeglichen werden, welcher zwischen dem verbundenen elektrischen Potential der Schaltung 118 und der Fläche der Sonde fließt. In einer zweiten Einstellung der Schaltung 118 kann eine Spannung zwischen dem elektrischen Potential der Sonde und einem Bezugspotential, beispielsweise einem Erdpotential, gemessen werden und so ein elektrisches Potential der Sonde ermittelt werden.
Die Schaltung 118 der Sonde 108 ist mittels einer elektrischen Leitung 120 mit einer Ermittlungseinrichtung 122 verbunden.
Die gemessenen Stromwerte und die gemessenen Spannungswerte werden an die Ermittlungseinrichtung 122 übermittelt. Die Ermittlungseinrichtung 122 kann einen Speicher aufweisen, in dem beispielsweise Daten über die zeitlich veränderliche Relativposition von Teilchenstrahl 104 zur Fläche der Sonde 108 (in der ersten Bewegungsrichtung x und/oder in der zweiten Bewegungsrichtung y) gespeichert sind, sowie Daten über den an einer jeweiligen Position emittierten Teilchenstrahl 104 oder resultierenden Spannungen (gegebenenfalls inklusive einer Information über eine Bewegungsgeschwindigkeit des Teilchenstrahls 104 in der jeweiligen Bewegungsrichtung).
Unter Verwendung der gespeicherten Daten über die zeitlich veränderliche Relativposition von Teilchenstrahl 104 zur Fläche der Sonde 108 beispielsweise in der ersten Bewegungsrichtung x ermittelt die Ermittlungseinrichtung 122 unter Verwendung zusätzlich der empfangenen gemessenen Stromwerte eine erste Verteilungsfunktion des Stroms.
Durch mathematisches Differenzieren der ersten Verteilungsfunktion des Stroms kann eine erste Verteilungsdichtefunktion des Stroms mittels der Ermittlungseinrichtung 122 ermittelt werden. Mit einer in gleicher Weise gewonnenen zweiten Verteilungsdichtefunktion des Stroms für die zweite Bewegungsrichtung y (d.h. anschaulich, dass zum Messen von ersten gemessenen Stromwerten (welche zum Ermitteln der ersten Verteilungsfunktion des Stroms verwendet werden) der Teilchenstrahl 104 und die Sonde 108 in der ersten Bewegungsrichtung x relativ zueinander bewegt werden, und dass zum Messen von zweiten gemessenen Stromwerten (welche zum Ermitteln der zweiten Verteilungsfunktion des Stroms verwendet werden) der Teilchenstrahl 104 und die Sonde 108 in der zweiten Bewegungsrichtung y relativ zueinander bewegt werden) kann die Ermittlungseinrichtung 122 eine zweidimensionale Verteilungsdichtefunktion des Stroms ermitteln. Diese zweidimensionale Verteilungsdichtefunktion des Stroms kann in manchen Ausführungsbeispielen an zuvor ermittelte und beispielsweise in dem Speicher der Ermittlungseinrichtung 122 gespeicherte experimentelle Daten angeglichen werden und mittels der Ermittlungseinrichtung 122 zu einer zweidimensional korrelierten Verteilungsdichtefunktion des Stroms umgerechnet werden, wie im Folgenden noch näher erläutert wird. Analog kann für das elektrische Potential, beispielsweise zum Ermitteln einer zweidimensionalen korrelierten Verteilungsdichtefunktion des elektrischen Potentials, vorgegangen werden
Die Ermittlungseinrichtung 122 ist mittels einer ersten elektrischen Leitung 124 (beispielsweise mittels einem oder mehrerer erster Kabel 124) mit einer Steuerung 126 verbunden. Die Steuerung 126 ist mittels einer zweiten elektrischen Leitung 128 (beispielsweise einem oder mehrerer zweiter Kabel 128) mit der Teilchenstrahlquelle 102 verbunden.
Die in der Ermittlungseinrichtung 122 ermittelte zweidimensionale Verteilungsdichte des Stroms kann ergeben, dass der Teilchenstrahl nicht die gewünschte Teilchenstrahl-Charakteristik (beispielsweise enthaltend Strahlintensität, Strahlprofil, Position des Strahls) aufweist und angepasst werden sollte. Ferner können die gemessenen elektrischen Potentiale/Spannungswerte bzw. Verteilungsfunktion/Verteilungsdichtefunktion des elektrischen Potentials ergeben, dass ein nicht gewünschtes elektrisches Potential/Oberflächenpotential erreicht wird und die Teilchenstrahlcharakteristik und/oder die Funktion der Strahlladungs-Neutralisierungseinrichtung 130 angepasst werden sollten. Eine Anpassung kann dadurch realisiert werden, dass die Ermittlungseinrichtung 122 mit einer Steuerung 126 verbunden ist, welche die Teilchenstrahlquelle 102 und/oder die Strahlladungs-Neutralisierungseinrichtung 130 derart ansteuern kann, dass sie die Teilchenstrahl-Charakteristik des von der Teilchenstrahlquelle 102 emittierten Teilchenstrahls 104 verändert und damit an mögliche vorgegebene Soll-Werte (beispielsweise an eine vorgegebene Soll-Teilchenstrahl-Charakteristik) anpassen kann. Die Steuerung 126 kann beispielsweise eingerichtet sein, sowohl die Teilchenstrahl-Charakteristik als auch eine Bewegung der Teilchenstrahlquelle 102 relativ zu der Stromsonde 108 zu steuern.
Ferner kann die Steuerung 126 die Schaltung 118 bzw. deren Einstellung und damit den Wechsel der Sonde von einer Potentialsonde hin zu einer Stromsonde und umgekehrt zu steuern.
2 zeigt eine Anordnung 200 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
Die ebene Fläche der Sonde 108 ist mittels der elektrischen Leitung 116 mit der Schaltung 118 elektrisch leitend verbunden. Die ebene Fläche der Sonde 108 kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen eine elektrisch leitfähige Fläche aufweisen. Die ebene Fläche der Sonde 108 wird von zugehörigen Messkanten 110 lateral begrenzt. Räumlich neben der ebenen Fläche der Sonde 108 kann die Abschirmung 112 angeordnet sein.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Schaltung 118 einen Schalter 206, einen Messwiderstand 204 und ein Spannungsmessgerät 202 auf. Das Spannungsmessgerät 202 der Schaltung 118 ist mittels der elektrischen Leitung 120 mit der Ermittlungseinrichtung 122 (nicht dargestellt in 2) verbunden. Die Abschirmung 112 ist mittels einer elektrischen Leitung 212 mit einer Erdung 210 elektrisch verbunden.
In dem Fall, dass ein Teilchenstrahl 104 auf die Fläche der Sonde 108 ganz oder teilweise in dem Auftreffgebiet 106 auftrifft bzw. während einer Relativbewegung die Fläche des Auftreffgebiets 106 auf der Sonde verändert wird, so wird in der oben beschriebenen Art eine elektrische Aufladung der Fläche der Sonde 108 bewirkt. Bei geschlossenem Schalter 206 der Schaltung 118, d.h. bei einer ersten Einstellung der Schaltung, wird diese Aufladung der Fläche der Sonde 108 mittels eines Kompensationsstroms, der zwischen einem Knoten, an dem ein elektrisches Potential (beispielsweise ein Erdungspotential, allgemein beispielsweise ein beliebiges Bezugspotential) anliegt, und der Fläche der Sonde 108 fließt, kompensiert. Der Kompensationsstrom fließt durch den Messwiderstand 204. Mit einem zum Messwiderstand 204 parallel-geschalteten Spannungsmessgerät 202 kann eine dem Kompensationsstrom proportionale Spannung gemessen und in den Kompensationsstrom umgerechnet werden. Um eine elektrische Aufladung der Abschirmung 112 zu vermeiden und so eventuell das von der Schaltung 118 bereitgestellte Ergebnis zu verfälschen, ist die Abschirmung 112 beispielsweise mit einem Bezugspotential 210, beispielsweise einem Erdungspotential 210, elektrisch verbunden.
Ferner kann bei einem offenen Schalter, d.h. bei einer zweiten Einstellung der Schaltung, mittels des Spannungsmessgeräts 202 eine Spannung zwischen dem elektrischen Potential der Sonde 108 und einem Bezugspotential, beispielsweise Potential 208 oder 210, gemessen werden. Somit kann die Sonde 108 aufgrund eines Wechsels der Einstellung (in diesem Fall realisiert mittels eines Schalters 206) sowohl als Potentialsonde als auch als Stromsonde dienen. Der Schalter 206 kann dabei ein mechanischer Schalter oder ein elektronischer Schalter, wie ein Relais oder Transistor sein. Der Schalter 206 kann von der Steuerung 126 und/oder der Ermittlungseinrichtung 122 gesteuert sein.
In weiteren Ausführungsbeispielen können Strom und/oder Spannung auf andere Arten gemessen werden und die Schaltung kann entsprechende Gerätschaften aufweisen. So kann die Strommessung beispielsweise mittels eines sonstigen Amperemeters erfolgen.
3A, 3B, 3C, 3D und 3E zeigen jeweils eine Draufsicht auf verschiedene mögliche Ausgestaltungsformen der ebenen Fläche der Sonde 108.
In 3A ist die Fläche einer Sonde 108 mit zugehörigen Messkanten 110 und einer Abschirmung 112 dargestellt. Die Fläche der Sonde 108 hat eine rechteckige Grundfläche. Alternativ kann die Fläche der Sonde 108 in Draufsicht beispielsweise eine beliebige mehreckige Grundfläche aufweisen, beispielsweise eine dreieckige, viereckige, fünfeckige, usw.
Wie in 3B dargestellt, kann die Sonde 108 in mehrere Teil-Sonden aufgeteilt sein, die voneinander elektrisch isoliert sein können. So kann die Sonde 108 beispielsweise eine erste Teil- Sonde 302 und eine zweite Teil- Sonde 304 aufweisen, wobei jede Teil- Sonde 302, 304 jeweils von diesen jeweils zugehörigen Messkanten begrenzt sind. Somit sind zwei ebene Flächen von den Teil- Sonden 302, 304 gebildet, wobei die Erstreckung der Fläche der ersten Teil- Sonde 302 in einer ersten Richtung (beispielsweise in vertikaler Richtung gemäß der Orientierung in der 3B) größer ist als der Durchmesser des Auftreffgebiets 106 (nicht dargestellt) des Teilchenstrahls 104. Die Erstreckung der Fläche der zweiten Teil- Sonde 304 kann in einer zweiten Richtung (die anders ist als die erste Richtung, beispielsweise senkrecht zu der ersten Richtung, beispielsweise in horizontaler Richtung gemäß der Orientierung in der 3B) größer sein, als der Durchmesser des Auftreffgebiets 106 (nicht dargestellt) des Teilchenstrahls 104.
3C stellt eine weitere mögliche Ausführungsform der Fläche der flächigen (ebenen) Sonde 108 dar. Die Abschirmung 112 kann mit der Fläche der Sonde 108 eine kreisförmige Fläche bilden, in welcher die flächige Sonde 108 einen (alternativ mehrere voneinander elektrisch isolierte Teil-Sonde) Sektor bildet.
3D zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform der Fläche der flächigen (ebenen) Sonde 108 ohne eine Abschirmung in der Form eines Teilzylinders.
3E zeigt noch eine weitere mögliche Ausführungsform der Fläche der Sonde 108. Die Fläche der Sonde 108 kann die Form eines ersten Teils eines Zylindermantels haben, wobei sich die Messkanten 110 ebenfalls auf dem Zylindermantel befinden können. Ein anderer Teil oder der ganze zweite Zylindermantelteil kann eine Abschirmung 112 bilden.
4A, 4B, 4C zeigen gemäß einer Ausführungsform schematisch einen Teil des Verfahrens zu verschiedenen Zeitpunkten.
Bei einer definierten Bewegung der Fläche der Sonde 108 relativ zu dem Teilchenstrahl 104 sind die verschiedenen Zeitpunkte äquivalent zu verschiedenen Positionen des Auftreffgebietes 106 auf der Fläche der Sonde 106 bzw. einer Abschirmung 112. Eine Umrechnung einer ermittelten Stromkennlinie 410 mit einer Zeitabhängigkeit hin zu einer Stromkennlinie mit einer Ortsabhängigkeit kann somit in verschiedenen Ausführungsbeispielen durchgeführt werden.
Gemäß 4A trifft ein Teilchenstrahl 104 (nicht dargestellt) zu einem ersten Zeitpunkt t₁ auf ein kreisförmiges Gebiet 106 auf die Fläche der Sonde 108 auf. Ein Diagramm 402 zeigt schematisch einen von der Schaltung 118 gemessenen Strom I in Abhängigkeit von einer Zeit t, während der die Fläche der Sonde 108 und der Teilchenstrahl 104 (nicht dargestellt) relativ zueinander bewegt werden. Zur besseren Verständlichkeit ist in allen Diagrammen jeweils ein Beispiel eines über einen vorgegebenen Zeitraum von t_start bis t_ende gemessenen Stroms als Stromkennlinie 410 dargestellt. Ein erster Messwert 404 skizziert den Wert der zu einem ersten Zeitpunkt t₁ erfolgten Strommessung.
Zu den Zeitpunkten bzw. Zeitdauern, solange das Gebiet 106 vollständig auf die Fläche der Sonde 108 trifft, kann die Strommessung unterbrochen werden und mittels der Schaltung 118 kann in einer anderen Einstellung das elektrische Potential der Sonde 108 gemessen werden. Die Potentialmessung kann auch vor oder nach der Strommessung erfolgen.
4B zeigt gegenüber 4A einen fortgeschrittenen Mess-Zeitpunkt (beispielsweise einen zweiten Zeitpunkt t₂), bei dem das Auftreffgebiet 106 aufgrund einer Relativbewegung zwischen der Fläche der Sonde 108 und dem Teilchenstrahl 104 (nicht dargestellt) ungefähr zur Hälfte auftreffend auf die Fläche der Sonde 108 und zur anderen Hälfte auftreffend auf die Abschirmung 112. Ein dargestellter zweiter Messwert 406 der zu dem zweiten Zeitpunkt t₂ erfolgten Strommessung ist in diesem Beispiel gegenüber dem ersten Messwert 404 (siehe 4A) verringert.
4C zeigt gegenüber 4B einen noch weiter fortgeschrittenen Mess-Zeitpunkt (beispielsweise einen dritten Zeitpunkt t₃), bei dem das Auftreffgebiet 106 aufgrund einer Relativbewegung zwischen der Fläche der Sonde 108 und dem Teilchenstrahl 104 (nicht dargestellt) zur Gänze auf der Abschirmung 112 liegt. Ein zugehöriger dritter Messwert 408 der zu dem dritten Zeitpunkt t₃ erfolgten Strommessung ist in diesem Beispiel entsprechend (beispielsweise auf einen Strom von 0 A) verringert.
Die in den 4A bis 4C gezeigten Kurven können entsprechend auch für das Ermitteln einer Verteilungsfunktion des elektrischen Potentials bzw. Potentialkennlinie analog gelten, wobei hier in den Diagrammen entsprechend Spannungswerte über der Zeit aufgetragen werden können.
5 zeigt gemäß einer Ausführungsform schematisch ein Blockdiagramm 500 eines Verfahrensablaufs. Mittels einer Relativbewegung (entlang der ersten Bewegungsrichtung x) zwischen der Fläche der Sonde 108 und dem Teilchenstrahl 104 wird in 502 eine erste ortsabhängige Strom-Messung und anschließend eine ortsabhängige Potentialmessung für die erste Bewegungsrichtung x durchgeführt. Die Schaltung 118 kann entsprechend zwei Einstellungsmöglichkeiten aufweisen.
Weiterhin wird (zeitgleich und/oder vor und/oder nach der ersten Strom-Messung) mittels einer Relativbewegung (entlang der zweiten Bewegungsrichtung y) zwischen der Fläche der Sonde 108 und dem Teilchenstrahl 104 in 504 eine zweite ortsabhängige Strom-Messung und anschließend eine zweite ortsabhängige Potentialmessung für die zweite Bewegungsrichtung y durchgeführt.
Das Ergebnis der beiden ortsabhängigen Strom-Messungen sind zwei Verteilungsfunktionen des Stroms, jeweils eine für eine jeweilige Bewegungsrichtung x bzw. y. Analog ergeben die beiden ortsabhängigen Potential-Messungen zwei Verteilungsfunktionen des elektrischen Potentials. Anschließend werden mittels mathematischen Differenzierens der beiden Verteilungsfunktionen des Stroms zwei Verteilungsdichtefunktionen des Stroms, eine Verteilungsdichtefunktion des Stroms für eine jeweilige Bewegungsrichtung x bzw. y ermittelt (in 506 eine erste Verteilungsdichtefunktion des Stroms für die erste Bewegungsrichtung x, und in 508 eine zweite Verteilungsdichtefunktion des Stroms für die zweite Bewegungsrichtung y). In verschiedenen Ausführungsbeispielen können analog mittels mathematischen Differenzierens der beiden Verteilungsfunktionen des elektrischen Potentials zwei Verteilungsdichtefunktionen des elektrischen Potentials gewonnen werden.
In 510 werden anschließend die erhaltenen beiden Verteilungsdichtefunktionen des Stroms einander überlagert (und beispielsweise auch analog die erhaltenen beiden Verteilungsdichtefunktionen des elektrischen Potentials). Diese Überlagerung geschieht beispielsweise unter Verwendung mathematischer Modelle. Beispielsweise können eine erste Gauß-förmige Verteilungsdichtefunktion des Stroms für die erste Bewegungsrichtung x mit einer Funktion gemäß obiger Formel 1 und eine zweite Gauß-förmige Verteilungsdichtefunktion des Stroms für die zweite Bewegungsrichtung y mit einer Funktion gemäß obiger Formel 2 beschrieben werden. Eine Überlagerung dieser Verteilungsdichtefunktionen des Stroms kann durch eine zweidimensionale Verteilungsdichte des Stroms in Form einer Funktion gemäß Formel 3 vorgenommen werden, beispielsweise in der Ermittlungseinrichtung 122.
Zur Ermittlung der Parameter, welche die zweidimensionale Verteilungsdichtefunktion des Stroms beschreiben (beispielsweise der Parameter B in Formel 3, welcher die maximale Amplitude der zweidimensionalen Verteilungsdichtefunktion des Stroms beschreibt) wird nachfolgend in 512 die zweidimensionale Verteilungsdichtefunktion des Stroms mit zuvor ermittelten und in dem Speicher der Ermittlungseinrichtung 122 gespeicherten experimentellen Daten, beispielsweise von einem Vorversuch, korreliert. In einem solchen Vorversuch kann ein sogenannter Fußpunkt erzeugt werden, bei dem der Ionenstrahl für eine bestimmte Zeit auf eine feste Position auf das zu bearbeitende Material auftrifft. Die Auswertung des Fußpunktes ergibt beispielsweise eine zweidimensionale Gauß-förmige Ätzrate entsprechend des beispielsweise Gauß-förmigen Ionenstrahlprofils. Diese Gauß-förmige Ätzrate wird anschließend mit der zweidimensionalen Verteilungsdichtefunktion F₃ aus Formel (3) verglichen. Dabei werden die Parameter der zweidimensionalen Verteilungsdichtefunktion F₃ miteinander korreliert, so dass die zweidimensionale Verteilungsdichtefunktion F₃ der Formel (3) der zweidimensionalen Gauß-förmigen Ätzrate entspricht. Je nach Anwendung können mit dieser zweidimensionalen korrelierten Verteilungsdichtefunktion F₃ nun beispielsweise gewünschte Verweilzeiten oder Geschwindigkeiten des Ionenstrahls berechnet werden, gemäß denen ein Ionenstrahl über eine Oberfläche eines zu bearbeitenden Substrats geführt wird, um ein gewünschtes Oberflächenprofil des zu bearbeitenden Substrats zu erreichen. Die Sonde kann somit der Ermittlung einer zweidimensionalen korrelierten Verteilungsdichtefunktion F₃ dienen, welche Voraussetzung für weitere Berechnungen sein kann. Die Parameter der zweidimensionalen Verteilungsdichtefunktion des Stroms werden also beispielsweise in der Art angeglichen, dass die zweidimensionale Verteilungsdichtefunktion des Stroms die Gauß-förmige Abtragsrate möglichst genau beschreibt.
Die so erhaltene zweidimensionale korrelierte Verteilungsdichtefunktion des Stroms lässt sich nun nutzen, um beispielsweise den Teilchenstrahl auf einen gewünschten Ätzabtrag einzustellen oder Verweilzeiten des Teilchenstrahls auf einer Oberfläche zu optimieren.
Alternativ können die ermittelten Verteilungsdichtefunktionen des Stroms für die erste Bewegungsrichtung x und für die zweite Bewegungsrichtung y und/oder die ermittelte zweidimensionale Verteilungsdichte des Stroms und/oder die ermittelte zweidimensionale korrelierte Verteilungsdichtefunktion des Stroms auch nicht zur Berechnung des Bewegungsprofils herangezogen werden. In diesem Fall kann zur Berechnung des Bewegungsprofils auch nur die zweidimensionale Gauß-förmige Abtragsrate des Fußpunktes benutzt werden. Die verschiedenen ein- und zweidimensionalen Verteilungsdichtefunktion des Stroms können nur zur Überprüfung der Charakteristik des Teilchenstrahls 104, beispielsweise Profil, Standardabweichung, Position und Intensität, verwendet werden. Die Korrelation, die zu der zweidimensionalen korrelierten Verteilungsdichtefunktion des Stroms führt, kann auch nur in Teilen ausgeführt werden, so dass beispielsweise nur die Standardabweichung und/oder der Maximalwert und/oder die Gesamt-Verteilungsdichte zur Korrelation berücksichtigt werden.
Je nach Anwendung kann es ausreichend sein, dass das elektrische Potential punktuell/lokal anstatt einer ein- oder mehrdimensionalen Verteilungsfunktion des elektrischen Potentials ermittelt wird, d.h. das beispielsweise vor oder nach einer Strom-Messung der Teilchenstrahl 104 relativ zu der Sonde 108 bewegt wird, so dass das Auftreffgebiet 106 des Teilchenstrahls 104 zumindest teilweise auf der Fläche der Sonde 108 liegt, wobei mittels der Schaltung 118 in zweiten Einstellung (ohne Relativbewegung) das/ein Potential ermittelt wird.
6 stellt schematisch eine Anordnung 600 dar. Eine solche Anordnung 600 ist beispielsweise geeignet, um die Oberfläche eines Substrats 620 zu bearbeiten. Die Anordnung 600 kann die Anordnungen 100 und/oder 200 ganz oder in Teilen beinhalten.
Die Anordnung 600 weist eine im Schnitt dargestellte Prozesskammer 602 auf, in deren Innerem eine Teilchenstrahlquelle 102 angeordnet ist, welche eingerichtet ist, einen Teilchenstrahl 104 zu emittieren. Die Teilchenstrahlquelle 102 kann in einer Wand der Prozesskammer 602 montiert sein (bewegbar oder fest) oder innerhalb der Prozesskammer 602 montiert sein (beispielsweise auf dem Boden einer Tür der Prozesskammer 602, beispielsweise auf einem Schlitten, auf dem die Teilchenstrahlquelle 102 befestigt ist und entlang dessen die Teilchenstrahlquelle 102 bewegt werden kann).
Die Prozesskammer 602 kann ferner einen Temperaturregler 606 aufweisen, welcher die Temperatur der Kammerwände und angrenzenden Anordnungen regelt. Die Prozesskammer 602 kann außerdem eine geeignete Vakuumanlage 608 aufweisen, durch welche der Druck im Inneren der Prozessanlage 602 geregelt werden kann, womit ein Vakuum in gewünschter Weise innerhalb der Prozesskammer 602 erzeugt werden kann.
Die Position der Teilchenstrahlquelle 102 kann mittels einer Halterung (nicht dargestellt) und mittels einer Quellensteuerung 610 verändert werden. Außerdem kann die Quellensteuerung 610 die Parameter der Teilchenstrahlquelle 102 und damit des Teilchenstrahls 104 verändern. Die Quellensteuerung 610 kann der Steuerung 126 aus 1 ganz oder in Teilen entsprechen. Beispielsweise kann eine Beschleunigungsspannung verändert werden, welche sich auf die kinetische Energie der geladenen Teilchen im Teilchenstrahl auswirkt. Die Quellensteuerung 610 kann außerdem eine Gaszufuhr (nicht dargestellt) zur Teilchenstrahlquelle 102 enthalten und steuern oder regeln, so dass die Anzahl der Teilchen im Teilchenstrahl 104 geregelt werden kann. Eine Gaszufuhr kann allgemein für Teilchenstrahlquellen benötigt werden, um einen Teilchenstrahl 104 aufrecht zu erhalten. Die Quellensteuerung 610 und/oder eine andere Steuerung kann eine Strahlladungs-Neutralisierungseinrichtung 130 steuern.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen sind die ebene Sonde 108 mit der Abschirmung 106 und einer Substrathalterung 618 mittels einer gemeinsamen Halterung 612 mechanisch verbunden. Die Substrathalterung 618, mittels der das Substrat 620 gehaltert werden kann, kann beispielsweise ebenfalls einen Temperaturregler (nicht dargestellt) und eine elektrische Verbindung (nicht dargestellt) zu einem Knoten oder Anschluss mit einem geeigneten elektrischen Potential enthalten. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann ein Temperaturregler sinnvoll sein, da das Ergebnis einer Bearbeitung des Substrats 620 mit dem Teilchenstrahl 104 temperaturabhängig sein kann. Eine elektrische Verbindung, beispielsweise zu einer Erdung, kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen sinnvoll sein, um einer elektrischen Aufladung des Substrats 620 während einer Bearbeitung mit dem Teilchenstrahl entgegenzuwirken.
Die Halterung 612 kann eingerichtet sein, eine translatorische Bewegung in eine, in zwei oder in alle drei Raumrichtungen und/oder eine rotatorische Bewegung um eine, zwei oder um alle drei Raumachsen herum zu ermöglichen. Eine Winkeleinstellung der Fläche der Sonde 108 relativ zum Teilchenstrahl 104 kann relevant sein, wenn beispielsweise ein Substrat 620 durch einen Teilchenstrahl 104 unter einem Winkel bearbeitet werden soll und entsprechend der Teilchenstrahl 104 unter diesem Winkel zu charakterisieren ist. Es können auch Anordnungen mit separaten Halterungen für die Sonde 108 und Substrat 620 bzw. Substrathalter 618 genutzt werden.
Der Teilchenstrahl 104 kann in einem Auftreffgebiet 106 auf der Fläche der ebenen Sonde 108 auftreffen. Mittels der Halterung 612 kann das Auftreffgebiet 106 auf jede Position auf der Fläche der Sonde 108 und jede Position des Substrats 620 verschoben werden.
Die Schaltung 118 der Sonde 108 ist in diesem Beispiel außerhalb der Prozesskammer 602 gelagert. Die Schaltung 118, wie sie beispielsweise in 2 ausgeführt ist, kann sich je nach Ausführung ganz oder teilweise innerhalb und/oder außerhalb der Prozesskammer 602 befinden. Auch können Teile der Schaltung 118, beispielsweise eine Spannungs-Messeinrichtung 202, in der Ermittlungseinrichtung 122 integriert sein. Die Schaltung 118 ist mittels der ersten elektrischen Leitung 120 mit der Ermittlungseinrichtung 122 elektrisch verbunden. Die Ermittlungseinrichtung 122 ist mit der Quellensteuerung 610 mittels der zweiten elektrischen Leitung 124 (nicht dargestellt) elektrisch verbunden. Das Zusammenwirken zwischen Ermittlungseinrichtung 122, Schaltung 118, Quellensteuerung 610 (welche der Steuerung 126 ganz oder in Teilen entsprechen kann) und teilweise nicht dargestellten elektrischen Leitungen 128, 124, 120 und 116 kann analog zu den Anordnungen 100 und 200 erfolgen, wie oben erläutert wurde.
Gemäß einer Ausführungsform kann ein Verfahren zur Bearbeitung eines Substrats 620 Folgendes aufweisen:
Ein Substrat 620 kann vorgemessen werden, beispielsweise kann die Oberflächenbeschaffenheit, beispielsweise die Oberflächenunebenheit, interferometrisch ermittelt werden. Die Information der Oberflächenunebenheit kann in einem Speicher der Ermittlungseinrichtung 122 als Ausgangszustand des Substrats 620 gespeichert werden.
Das Substrat 620 kann anschließend in dem Substrathalter 618 gehaltert und die Prozesskammer 602 mittels einer Vakuumanlage 608 auf einen geeigneten Prozessdruck evakuiert werden. Die Halterung 612 kann so positioniert sein, dass der Teilchenstrahl 104 bei Einschalten der Teilchenstrahlquelle 102 auf die Abschirmung 106 auftrifft.
Anschließend kann mittels der Quellensteuerung 610 die Teilchenstrahlquelle 102 eingeschalten werden. Je nach Ausführungsform kann gewartet werden, bis die Teilchenstrahlquelle 102 einen stabilen Teilchenstrahl 104 aufweist, d.h. beispielsweise dass der Teilchenstrahl 104 nur noch geringe Intensitätsschwankungen aufweist. Ferner kann mittels einer Steuerung die Strahlladungs-Neutralisierungseinrichtung 130 hinzugeschalten werden.
Mittels der Quellensteuerung 610 und der Halterung 612 kann das Auftreffgebiet 106 des Teilchenstrahls 104 verändert werden und beispielsweise auf die ebene Fläche der Sonde 108 geführt, anders ausgedrückt gelegt werden.
Anschließend kann, wie oben im Rahmen von 4 und 5 beschrieben, eine erste Verteilungsdichtefunktion des Stroms für die erste Bewegungsrichtung x ermittelt werden. Die Ermittlungseinrichtung 122 kann eine Standardabweichung, wie beispielsweise in Formel 1 oben beschrieben, ermitteln. Falls eine solche Standardabweichung ergibt, dass im Falle eines fokussierenden Teilchenstrahls 104 die Fläche der Sonde 108 nicht im Fokus des Teilchenstrahls liegt, kann der Abstand zwischen der Fläche der Sonde 108 und der Teilchenstrahlquelle 102 mittels der Quellensteuerung 610 und/oder der Halterung 612 verändert werden. Je nach gewünschter Anwendung kann es von Vorteil sein, dass das Substrat 620 in der Ebene des Fokus des Teilchenstrahls 104 ist. Dadurch ist das Auftreffgebiet 106 in seiner räumlichen Ausdehnung minimiert und damit die Ortsauflösung einer gewünschten Bearbeitung eines Substrats 620 maximal.
Hat die Teilchenstrahlquelle 102 den gewünschten Abstand zur Fläche der Sonde 108, so kann ein sogenannter Fußpunkt erstellt werden: Durch Positionierung des Auftreffgebietes 106 des Teilchenstrahls 104 auf eine festgelegte Position und für eine festgelegte Zeitspanne auf der Fläche des Substrats 620 wird beispielsweise ein Ätzabtrag auf der Oberfläche des Substrats 620 erzeugt, der einem Profil des Teilchenstrahls 104 entspricht, und der zu einem entsprechend veränderten Oberflächenprofil der bearbeiteten Oberfläche des Substrats 620 führt.
Das Substrat 620 mit Fußpunkt kann anschließend aus der Prozesskammer 602 entfernt werden. Hierfür kann die Deaktivierung der Teilchenquelle 102 und das Belüften der Prozesskammer 602 durch die Vakuumanlage 608 und das Öffnen der Prozesskammer 602 notwendig sein. Durch Vermessung der Oberflächeneigenschaften des Substrats 620, beispielsweise der Oberflächenunebenheit, mittels beispielsweise interferometrischer Methoden und Vergleich mit den zuvor ermittelten Daten des Substrats 620 ohne Fußpunkt, kann die zweidimensionale Abtragsrate des Teilchenstrahls 104 auf dem Substrat 620 ermittelt werden. Diese zweidimensionale Abtragsrate kann der im Rahmen von 5 beschriebenen Gaußförmigen zweidimensionalen Abtragsrate entsprechen.
Anschließend kann das Substrat 620 oder ein anderes gleichgeartetes Substrat (mit einer entsprechenden Vormessung der Oberflächeneigenschaften) auf den Substrathalter 618 in die Prozesskammer 602 gebracht werden und die Prozesskammer 602 mittels einer Vakuumanlage 608 auf einen geeigneten Prozessdruck evakuiert werden. Wie oben beschrieben, kann anschließend die Teilchenstrahlquelle 102 mit einem stabilen Teilchenstrahl 104 in Betrieb genommen werden.
Anschließend kann, wie oben beispielsweise im Rahmen von 5 beschrieben, eine Ermittlung der zweidimensionalen Verteilungsdichtefunktion des Stroms des Teilchenstrahls durchgeführt werden. Diese zweidimensionale Verteilungsdichtefunktion des Stroms kann, wie oben beschrieben, mit der zweidimensionalen Abtragsrate des Fußpunktes korreliert werden. Diese Korrelation kann mittels der Ermittlungseinrichtung 122 durchgeführt werden. Dies kann dazu führen, dass eine zweidimensionale Verteilungsdichtefunktion nach Formel 3 in den entsprechenden Parametern derart angepasst wird, so dass eine zweidimensionale korrelierte Verteilungsdichtefunktion des Stroms erzeugt wird, welche die zweidimensionale Abtragsrate des Fußpunktes hinreichend genau modelliert. Die entsprechende Genauigkeit richtet sich nach dem gewünschten Ergebnis für ein bearbeitetes Substrat 620.
Anschließend kann eine Berechnung mittels der Ermittlungseinrichtung 122 stattfinden. Diese Berechnung kann die zweidimensionale korrelierte Verteilungsdichtefunktion des Stroms benutzen, um ein Bewegungsprofil für den Teilchenstrahl 104 relativ zu dem Substrat 620 zu ermitteln. Alternativ kann die zweidimensionale Abtragsrate des Fußpunktes genutzt werden, um dieses Bewegungsprofil zu erstellen und beispielsweise in einem Speicher der Quellensteuerung 610 zu speichern. Dieses Bewegungsprofil kann Positionen und jeweilige Verweildauern des Auftreffgebiets 106 des Teilchenstrahls 104 auf dem Substrat beinhalten. Alternativ kann das Bewegungsprofil Daten für Geschwindigkeiten beinhalten, wobei diese Geschwindigkeiten die Geschwindigkeit der Bewegung des Teilchenstrahls 104 relativ zur Oberfläche des Substrats 620 beschreiben. Ein Algorithmus der Ermittlungseinrichtung 122 kann das Bewegungsprofil beispielsweise derart berechnen, dass die Oberfläche des Substrats nach der Bearbeitung ein gewünschtes Muster oder eine möglichst ebene Oberfläche aufweist. Die Ermittlungseinrichtung 122 kann mit der Quellensteuerung 610 und/oder der Halterung 612 elektrisch verbunden sein (nicht dargestellt), so dass das Bewegungsprofil ausgeführt werden kann. Anschließend kann mittels der Quellensteuerung 610 und der Halterung 612 das Auftreffgebiet 106 des Teilchenstrahls 104 entsprechend dem Bewegungsprofils über die Oberfläche des Substrats 620 geführt werden, was einer Bearbeitung der Oberfläche des Substrats 620 entspricht. Das bearbeitete Substrat 620 kann anschließend aus der Prozesskammer 602 entfernt werden.
Alternativ können die ermittelten Verteilungsdichtefunktionen des Stroms für die erste Bewegungsrichtung x und die zweite Bewegungsrichtung y und/oder die ermittelte zweidimensionale Verteilungsdichte des Stroms und/oder die ermittelte zweidimensionale korrelierte Verteilungsdichtefunktion des Stroms auch nicht zur Berechnung des Bewegungsprofils herangezogen werden. In diesem Fall kann zur Berechnung des Bewegungsprofils auch nur die zweidimensionale Abtragsrate des Fußpunktes benutzt werden. Die verschiedenen ein- und zweidimensionalen Verteilungsdichtefunktionen des Stroms können nur zur Überprüfung der Charakteristik des Teilchenstrahls 104, beispielsweise Profil, Standardabweichung, Position und Intensität, herangezogen werden. Die Korrelation die zur zweidimensionalen korrelierten Verteilungsdichtefunktion des Stroms führt, kann auch nur in Teilen ausgeführt werden, so dass beispielsweise nur die Standardabweichung und/oder der Maximalwert und/oder die Gesamt-Verteilungsdichte zur Korrelation hinzugezogen werden.
Eine Überprüfung der Charakteristik eines Teilchenstrahls 104 kann in der Praxis von großer Bedeutung sein. Bei Bearbeitung mehrerer Substrate kann beispielsweise die Stabilität der Teilchenstrahlcharakteristik überprüft werden. Falls die Charakteristik unerwünschte Abweichungen offenbart, so kann durch die Ermittlungseinrichtung 122 und/oder die damit gekoppelte Quellensteuerung 610 beispielsweise die Parameter des Teilchenstrahls 104 oder die Position des Substrats 620 in gewünschter Weise geändert werden.
Ferner kann ein elektrisches Potential und/oder eine Verteilungsfunktion des elektrischen Potentials an bzw. mittels der Sonde 108 ermittelt werden. Dies kann beispielsweise vor und/oder nach dem Ermitteln der Verteilungsfunktion erfolgen. Mittels eines ermittelten elektrischen Potentials, einer ein- oder mehrdimensionalen Verteilungsfunktion eines elektrischen Potentials und/oder einer ein- oder mehrdimensionalen Verteilungsdichtefunktion eines elektrischen Potentials können Grenzen für den maximal einstellbaren Strom des Teilchenstrahls festgesetzt werden, so dass, beispielsweise während einer Materialbearbeitung, Aufladungseffekte begrenzt werden können. Beispielsweise können auch oder zuzüglich ein oder mehrere Parameter für eine Teilchenstrahl-Neutralisierungseinrichtung bestimmt werden, so dass Aufladungseffekte begrenzt werden.
Eine ermittelte ein- oder mehrdimensionale Verteilungsfunktion eines elektrischen Potentials und/oder eine ein- oder mehrdimensionale Verteilungsdichtefunktion eines elektrischen Potentials kann gegenüber einer einfachen Messung eines elektrischen Potentials bei einer festen Relativposition von Sonde zu Teilchenstrahl vorteilhaft sein. Falls beispielsweise das Auftreffgebiet des Teilchenstrahls vollständig auf der Sonde auftrifft, so kann der ermittelte Wert des elektrischen Potentials einer Integration des elektrischen Potentials über die Fläche der Sonde entsprechen. Mittels einer Verteilungsfunktion/Verteilungsdichtefunktion des elektrischen Potentials, welche in einigen Ausführungsbeispielen beispielsweise mittels empirischen Daten/Referenzkurven (beispielsweise Daten/Referenzkurven spezifisch für ein zu bearbeitendes Material) korreliert werden kann, können Informationen darüber gewonnen werden, ob der Teilchenstrahl lokal, d.h. in ein oder mehreren Bereichen innerhalb des Auftreffgebiets, beispielsweise in der Mitte des Auftreffgebiets, ein örtlich höheres elektrisches Potential erzeugt und entsprechend stärkere lokale Aufladungseffekte zu erwarten sind. Dies kann insbesondere bei nicht- oder schlecht-leitenden zu bearbeitenden Materialien, bei denen sich aufgrund des Teilchenstrahls in die Sonde eingebrachte elektrische Ladungen nicht oder nur schlecht/langsam verteilen können, eine Rolle spielen.
Die Sonde kann auch derart gestaltet sein bzw. ein Verfahren kann aufweisen, dass das Material der Sonde ausgetauscht wird/werden kann, so dass mittels der Sonde Auflandungseffekte und elektrische Potentiale (bzw. Verteilungsfunktionen/Verteilungsdichtefunktionen) materialspezifisch ermittelt werden können.

Claims

Verfahren zum Ermitteln eines elektrischen Potentials, welches zumindest teilweise aus mindestens einem Strahl (104) von Teilchen resultiert, und zum Ermitteln einer Verteilungsdichtefunktion eines Stromes des mindestens einen Strahls (104) von Teilchen mittels mindestens einer flächigen Sonde (108), welche eine Schaltung (118) aufweist, wobei das Verfahren aufweist: • Detektieren eines Stromes von mindestens einem Strahl (104) von Teilchen mittels der flächigen Sonde (108) mit einer ersten Einstellung der Schaltung (118), welche eine oder mehrere Messkanten (110) aufweist, wobei sich die Sonde (108) und der mindestens eine Strahl (104) relativ zueinander bewegen, so dass ein sich ändernder Teil des mindestens einen Strahls (104) die Sonde (108) überdeckt und als elektrischer Strom in Abhängigkeit der Relativposition zwischen der Sonde (108) und dem mindestens einen Strahl (104) detektiert wird, so dass eine Verteilungsfunktion des Stroms ermittelt wird; • Ermitteln der Verteilungsdichtefunktion des Stromes des mindestens einen Strahls (104) mittels mathematischen Differenzierens der ermittelten Verteilungsfunktion des Stroms; und • Ermitteln eines elektrischen Potentials der flächigen Sonde (108) mit einer zweiten Einstellung der Schaltung (118) der flächigen Sonde (108), wobei der Strahl für eine Zeitdauer zumindest teilweise die Sonde (108) überdeckt, wobei ein Abstand zwischen einer den mindestens einen Strahl (104) von Teilchen emittierenden Teilchenquelle (102) und mindestens einer der Sonden (108), vorzugsweise während des Messens, variiert wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Ermitteln eines elektrischen Potentials das Ermitteln einer Verteilungsfunktion eines elektrischen Potentials mittels der flächigen Sonde (108) aufweist, wobei sich die Sonde (108) und der mindestens eine Strahl (104) relativ zueinander bewegen, so dass ein sich ändernder Teil des mindestens einen Strahls (104) die Sonde (108) überdeckt und in Abhängigkeit der Relativposition zwischen der Sonde (108) und dem mindestens einen Strahl (104) das elektrische Potential detektiert wird, so dass eine Verteilungsfunktion des elektrischen Potentials ermittelt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1 und 2, wobei mindestens zwei Verteilungsdichtefunktionen des Stroms resultierend aus unterschiedlichen Relativbewegungen zwischen Strahl (104) und Sonde (108) zu einer mehrdimensionalen Verteilungsdichtefunktion des Stroms kombiniert werden; und/oder wobei mindestens zwei Verteilungsfunktionen des elektrischen Potentials resultierend aus unterschiedlichen Relativbewegungen zwischen Strahl (104) und Sonde (108) zu einer mehrdimensionalen Verteilungsfunktion des elektrischen Potentials kombiniert werden.
Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei die mindestens zwei Verteilungsdichtefunktionen des Stroms und/oder die mindestens zwei Verteilungsfunktionen des elektrischen Potentials mittels mindestens zwei Messkanten (110) der flächigen Sonde (108) in mindestens zwei zu den Messkanten (110) nicht parallelen Richtungen ermittelt werden.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner aufweisend: • Bewegen von mindestens einer zusätzlichen flächigen Sonde, welche eine oder mehrere Messkanten aufweist, und des mindestens einen Strahls (104) relativ zueinander, so dass ein sich ändernder Teil des mindestens einen Strahls (104) die zusätzliche Sonde überdeckt und als elektrischer Strom in Abhängigkeit der Relativposition zwischen der zusätzlichen Sonde und dem mindestens einen Strahl (104) detektiert wird, so dass eine zusätzliche Verteilungsfunktion des Stroms ermittelt wird; und • Ermitteln der Verteilungsdichtefunktion des Stromes des mindestens einen Strahls (104) mittels mathematischen Differenzierens der ermittelten Verteilungsfunktion des Stroms und der zusätzlichen Verteilungsfunktion des Stroms.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner aufweisend: • Bewegen von mindestens einer zusätzlichen flächigen Sonde, welche eine oder mehrere Messkanten aufweist, und des mindestens einen Strahls (104) relativ zueinander, so dass ein sich ändernder Teil des mindestens einen Strahls (104) die zusätzliche Sonde überdeckt und als elektrisches Potential in Abhängigkeit der Relativposition zwischen der zusätzlichen Sonde und dem mindestens einen Strahl (104) detektiert wird, so dass eine zusätzliche Verteilungsfunktion des elektrischen Potentials ermittelt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die ermittelte Verteilungsdichtefunktion des Stroms und/oder die ermittelte Verteilungsfunktion des elektrischen Potentials mit gespeicherten empirischen Daten, welche eine Einwirkung eines von einer Teilchenquelle (102) emittierten Strahles (104) auf eine zu bearbeitende Oberfläche eines Substrates (620), welches in einem vorgegebenen Abstand zu der Teilchenquelle (102) angeordnet ist, beschreibt, korreliert wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei eine Position und Größe des Maximums und die Standardabweichung aus mindestens einer der Verteilungsdichtefunktionen des Stroms und/oder der Verteilungsfunktion des elektrischen Potentials ermittelt werden.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Verteilungsfunktion des elektrischen Potentials und/oder das elektrische Potential vor und/oder nach dem Ermitteln der Verteilungsfunktion des Stroms ermittelt werden.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Wechsel zwischen der ersten und der zweiten Einstellung der Schaltung (118) mittels eines Schalters (206) bewerkstelligt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei zumindest teilweise eine elektrische Ladung des Strahls (104) von Teilchen mittels einer Strahlladungs-Neutralisierungseinrichtung (130) während des Ermittelns des elektrischen Potentials, während des Ermittelns der Verteilungsfunktion des Stroms und/oder während des Ermittelns der Verteilungsfunktion des elektrischen Potentials neutralisiert wird.
Anordnung (100) zum Ermitteln eines elektrischen Potentials, welches zumindest teilweise aus mindestens einem Strahl (104) von Teilchen resultiert, und zum Ermitteln einer Verteilungsdichtefunktion eines Stromes von mindestens einem Strahl (104) von Teilchen, wobei die Anordnung (100) aufweist: • mindestens eine Teilchenquelle (102) zum Emittieren des mindestens einen Strahls (104) von Teilchen; • mindestens eine flächige Sonde (108), welche eine oder mehrere Messkanten (110) aufweist und relativ zu dem mindestens einen Strahl (104) bewegbar ist, wobei die Sonde (108) eine Schaltung (118) aufweist, welche in einer ersten Einstellung als eine Strom-Messeinrichtung zum Detektieren eines Stromes von dem mindestens einem Strahl (104) von Teilchen mittels der flächigen Sonde (108) eingerichtet ist, wobei ein sich durch die Relativbewegung ändernder Teil des mindestens einen Strahls (104) die Sonde (108) überdeckt und als elektrischer Strom in Abhängigkeit der Relativposition zwischen der Sonde (108) und dem mindestens einen Strahl (104) detektiert wird, so dass eine Verteilungsfunktion des Stroms ermittelt wird, wobei die Schaltung (118) in einer zweiten Einstellung als eine Spannungs-Messeinrichtung zum Ermitteln eines elektrischen Potentials der flächigen Sonde (108) eingerichtet ist; und · eine mit der Schaltung (118) gekoppelte Ermittlungseinrichtung (122), die eingerichtet ist zum Ermitteln der Verteilungsdichtefunktion des Stromes des mindestens einen Strahls (104) mittels mathematischen Differenzierens der ermittelten Verteilungsfunktion, wobei ein Abstand zwischen der den mindestens einen Strahl (104) von Teilchen emittierenden Teilchenquelle (102) und mindestens einer der Sonden (108), vorzugsweise während des Messens, variiert wird.
Anordnung gemäß Anspruch 12, wobei die flächige Sonde (108) mit der zweiten Einstellung der Schaltung (118) als eine Spannungs-Messeinrichtung zum Ermitteln einer Verteilungsfunktion eines elektrischen Potentials der flächigen Sonde (108) eingerichtet ist, wobei ein sich durch die Relativbewegung ändernder Teil des mindestens einen Strahls (104) die Sonde (108) überdeckt und als elektrisches Potential in Abhängigkeit der Relativposition zwischen der Sonde (108) und dem mindestens einen Strahl (104) detektiert wird.
Anordnung gemäß Anspruch 12 oder 13, ferner aufweisend: eine Abschirmung (112), welche neben der Sonde (108) angeordnet ist.
Anordnung gemäß Anspruch 12 bis 14, ferner aufweisend: eine Halterung (114) zum Halten der Sonde (108), wobei die Halterung (114) eingerichtet ist zum Bewegen der Sonde (108) in mindestens einer Richtung relativ zu dem mindestens einen Strahl (104).
Anordnung gemäß Anspruch 15, ferner aufweisend: eine weitere Halterung zum Halten von mit dem Strahl (104) von Teilchen zu bearbeitendem Material, wobei die Halterung zum Halten der Sonde (104) mit der weiteren Halterung gekoppelt ist.
Anordnung gemäß einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei die Ermittlungseinrichtung (122) einen Prozessor aufweist.
Anordnung gemäß einem der Ansprüche 12 bis 17, ferner aufweisend: eine Steuerung (126), die eingerichtet ist zum Steuern des mindestens einen Strahls (104) von Teilchen abhängig von der ermittelten Verteilungsdichtefunktion des Stromes, abhängig von dem ermittelten elektrischen Potential und/oder abhängig von der ermittelten Verteilungsfunktion des elektrischen Potentials.
Anordnung gemäß einem der Ansprüche 12 bis 18, wobei die Schaltung (118) einen Schalter (206) für einen Wechsel zwischen der ersten und der zweiten Einstellung aufweist.
Anordnung gemäß einem der Ansprüche 12 bis 19, ferner aufweisend: Eine Strahlladungs-Neutralisierungseinrichtung (130) zur zumindest teilweisen Neutralisation einer elektrischen Ladung des Strahls (104) von Teilchen.