DE102019214939A1

DE102019214939A1 - Verfahren zum Analysieren, Abbilden und/oder Bearbeiten eines Gebiets eines Objektsund Teilchenstrahlvorrichtung zum Ausführen des Verfahrens

Info

Publication number: DE102019214939A1
Application number: DE102019214939.1A
Authority: DE
Inventors: Giuseppe Pavia; Daniela Donhauser
Original assignee: Carl Zeiss Microscopy GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Microscopy GmbH
Priority date: 2019-09-27
Filing date: 2019-09-27
Publication date: 2021-04-01
Also published as: CN112666198A

Abstract

Die hier beschriebene Erfindung betrifft ein Verfahren zum Analysieren, Abbilden und/oder Bearbeiten eines Objekts. Darüber hinaus betrifft die hier beschriebene Erfindung eine Teilchenstrahlvorrichtung zum Ausführen des Verfahrens. Das Verfahren umfasst Anordnen einer Materialschicht auf dem Gebiet des Objekts, Erzeugen eines ersten Bilds der Materialschicht unter Verwendung eines ersten Teilchenstrahls, Abtragen von Teilschichten der Materialschicht unter Verwendung eines Laserstrahls und/oder eines zweiten Teilchenstrahls und durch relatives Bewegen des Laserstrahls und/oder des zweiten Teilchenstrahls in einer Bewegungsrichtung in Bezug auf die Teilschichten, während Abtragens der Teilschichten der Materialschicht, Einstellen der relativen Bewegung des Laserstrahls und/oder des zweiten Teilchenstrahls auf solche Weise, dass eine erste Dicke einer ersten Teilschicht der Materialschicht mit einer zweiten Dicke einer zweiten Teilschicht der Materialschicht identisch ist, und nachdem die Materialschicht teilweise oder vollständig abgetragen wurde, Erzeugen mindestens eines zweiten Bilds des Gebiets des Objekts unter Verwendung des ersten Teilchenstrahls.

Description

Die hier beschriebene Erfindung betrifft ein Verfahren zum Analysieren, Abbilden und/oder Bearbeiten eines Objekts. Darüber hinaus betrifft die hier beschriebene Erfindung eine Teilchenstrahlvorrichtung zum Ausführen dieses Verfahrens. Die Teilchenstrahlvorrichtung ist beispielsweise eine Elektronenstrahlvorrichtung und/oder eine lonenstrahlvorrichtung.
Elektronenstrahlvorrichtungen, insbesondere ein Rasterelektronenmikroskop (im Folgenden auch als REM bezeichnet) und/oder ein Transmissionselektronenmikroskop (im Folgenden auch als TEM bezeichnet), werden verwendet, um Objekte (auch als Proben bezeichnet) zu untersuchen, um Kenntnis hinsichtlich der Eigenschaften und des Verhaltens der Objekte unter gewissen Bedingungen zu erhalten.
In einem REM wird ein Elektronenstrahl (im Folgenden auch als Primärelektronenstrahl bezeichnet) unter Verwendung eines Strahlerzeugers erzeugt und unter Verwendung eines Strahlführungssystems auf ein zu untersuchendes Objekt fokussiert. Für Fokussierungszwecke wird eine Objektivlinse verwendet. Der Primärelektronenstrahl wird mittels einer Ablenkvorrichtung über eine Oberfläche des zu untersuchenden Objekts geführt. Dies wird auch als Scannen bezeichnet. Das vom Primärelektronenstrahl abgescannte Gebiet wird auch als Scanbereich bezeichnet. In diesem Gebiet wechselwirken die Elektronen des Primärelektronenstrahls mit dem zu untersuchenden Objekt. Wechselwirkungsteilchen und/oder Wechselwirkungsstrahlung resultieren als Folge der Wechselwirkung. Beispielsweise sind die Wechselwirkungsteilchen Elektronen. Insbesondere werden Elektronen vom Objekt emittiert - die sogenannten Sekundärelektronen - und Elektronen des Primärelektronenstrahls werden rückgestreut - die sogenannten Rückstreuelektronen. Die Wechselwirkungsteilchen bilden den sogenannten Sekundärteilchenstrahl und werden von mindestens einem Teilchendetektor detektiert. Der Teilchendetektor erzeugt Detektionssignale, die zum Erzeugen eines Bilds des Objekts verwendet werden. So wird ein Bild des zu untersuchenden Objekts erhalten. Beispielsweise ist die Wechselwirkungsstrahlung Röntgenstrahlung oder Kathodolumineszenzlicht. Mindestens ein Strahlungsdetektor wird verwendet, um die Wechselwirkungsstrahlung zu detektieren. Zusätzlich oder alternativ werden Elektronen des Primärelektronenstrahls zum Abtragen oder Modifizieren des Objekts verwendet.
Im Fall eines TEM wird ein Primärelektronenstrahl gleichermaßen unter Verwendung eines Strahlerzeugers erzeugt und mittels eines Strahlführungssystems auf ein zu untersuchendes Objekt gelenkt. Der Primärelektronenstrahl tritt durch das zu untersuchende Objekt hindurch. Wenn der Primärelektronenstrahl durch das zu untersuchende Objekt hindurchtritt, wechselwirken die Elektronen des Primärelektronenstrahls mit dem Material des zu untersuchenden Objekts. Die durch das zu untersuchende Objekt hindurchtretenden Elektronen oder die von dem Objekt emittierten Elektronen werden auf einen Leuchtschirm oder einen Detektor - zum Beispiel in Form einer Kamera - durch ein System, das ein Objektiv umfasst, abgebildet. Beispielsweise umfasst das vorgenannte System zusätzlich eine Projektionslinse. Eine Abbildung kann auch im Scanmodus eines TEM stattfinden. Ein derartiges TEM wird häufig als RTEM bezeichnet. Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass am zu untersuchenden Objekt rückgestreute Teilchen und/oder vom zu untersuchenden Objekt emittierte Sekundärteilchen unter Verwendung von mindestens einem weiteren Detektor detektiert werden, um das zu untersuchende Objekt abzubilden. Zusätzlich oder alternativ werden Elektronen des Primärelektronenstrahls in einem TEM oder einem RTEM zum Abtragen oder Modifizieren des Objekts verwendet.
Ein Kombinieren der Funktionen eines RTEM und eines REM in einer einzigen Teilchenstrahlvorrichtung ist bekannt. Es ist deshalb möglich, unter Verwendung dieser Teilchenstrahlvorrichtung Untersuchungen von Objekten mit einer REM-Funktion und/oder mit einer RTEM-Funktion durchzuführen.
Darüber hinaus ist eine Teilchenstrahlvorrichtung in Form einer lonenstrahlsäule bekannt. Ionen, die zum Bearbeiten eines Objekts verwendet werden, werden unter Verwendung eines lonenstrahlerzeugers erzeugt, der in der lonenstrahlsäule angeordnet ist. Beispielsweise wird während der Bearbeitung Material des Objekts abgetragen oder Material wird unter Verwendung einer Gaseinlasseinheit während der Bearbeitung auf das Objekt aufgebracht. Die Ionen werden zusätzlich oder alternativ zur Bildgebung verwendet, indem Wechselwirkungsteilchen und/oder Wechselwirkungsstrahlung erzeugt werden, die durch eine Wechselwirkung der Ionen mit dem Objekt beim Auftreffen auf das Objekt erzeugt werden, wobei die Wechselwirkungsteilchen beispielsweise Sekundärelektronen sind und wobei die Wechselwirkungsstrahlung beispielsweise Röntgenstrahlung ist.
Ferner hat der Stand der Technik die Praxis des Analysierens und/oder Bearbeitens eines Objekts in einer Teilchenstrahlvorrichtung einerseits unter Verwendung von Elektronen und andererseits unter Verwendung von Ionen offenbart. Beispielsweise ist eine Elektronenstrahlsäule mit der Funktion eines REM an der Teilchenstrahlvorrichtung angeordnet. Zusätzlich ist eine lonenstrahlsäule, wie oben erläutert, an der Teilchenstrahlvorrichtung angeordnet. Die Elektronenstrahlsäule mit der REM-Funktion dient insbesondere zum weiteren Untersuchen des bearbeiteten oder nicht bearbeiteten Objekts, aber auch zum Bearbeiten des Objekts.
Die Elektronenstrahlsäule und die lonenstrahlsäule können unter einem Winkel zueinander angeordnet sein, beispielsweise mehr als 45° und weniger als 100°. Die Elektronenstrahlsäule und die lonenstrahlsäule können auf eine solche Weise angeordnet sein, dass sich der Elektronenstrahl und der lonenstrahl an einem bestimmten Punkt an einem Objekt schneiden.
Erzeugen dreidimensionaler Bilddaten eines Objekts von Interesse wird in vielen Feldern gewünscht, insbesondere in den Biowissenschaften. Zahlreiche Analysen des Objekts können auf der Grundlage der dreidimensionalen Bilddaten ausgeführt werden, was eine dreidimensionale Darstellung des Objekts ermöglicht.
Ein Verfahren zum Erzeugen dreidimensionaler Bilddaten eines Objekts ist im Stand der Technik bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren wird mittels eines zweiten Teilchenstrahls in der Form eines lonenstrahls eine Schicht eines Objekts auf eine solche Weise abgetragen (mit anderen Worten: entfernt), dass eine Oberfläche des Objekts freigelegt wird. Ein erster Teilchenstrahl in der Form eines Elektronenstrahls wird danach der freigelegten Oberfläche zugeführt. Wenn der erste Teilchenstrahl auf die Oberfläche auftrifft, entstehen Wechselwirkungsteilchen, insbesondere Sekundärelektronen und Rückstreuelektronen, die detektiert werden. Während der Detektion entstehende Detektionssignale werden für eine Abbildung verwendet. Somit werden Bilddaten hinsichtlich der freigelegten Oberfläche erhalten und gespeichert. Durch wiederholtes aufeinanderfolgendes Durchführen der oben erwähnten Verfahrensschritte und nachfolgendes Kombinieren der Bilddaten der einzelnen freigelegten Oberflächen ist es möglich, dreidimensionale Bilddaten und somit eine dreidimensionale Darstellung des Objekts zu erhalten.
In einem weiteren bekannten Verfahren werden sowohl ein erster Teilchenstrahl, nämlich ein Elektronenstrahl, und ein zweiter Teilchenstrahl, nämlich ein lonenstrahl, gleichermaßen verwendet. Der zweite Teilchenstrahl wird im Wesentlichen senkrecht zu einer Markierungsoberfläche des zu untersuchenden Objekts geführt. Zwei Längsmarkierungen werden auf einer Markierungsoberfläche des Objekts aufgebracht, wobei die Längsmarkierungen in Bezug auf eine Längsachse des Objekts auf eine V-förmige Weise angeordnet sind und sich in einem Punkt auf der Markierungsoberfläche des Objekts schneiden. Darüber hinaus ist es vorgesehen, dass eine Schicht des Objekts unter Verwendung des zweiten Teilchenstrahls abgetragen wird, indem der zweite Teilchenstrahl senkrecht zur Längsachse des Objekts gescannt wird. Infolgedessen wird eine senkrecht zur Längsachse des Objekts orientierte Oberfläche freigelegt. In einem weiteren Schritt trifft der erste Teilchenstrahl auf die freigelegte Oberfläche auf. Dadurch entstehende Wechselwirkungsteilchen werden detektiert. Detektionssignale, die während der Detektion der Wechselwirkungsteilchen entstehen, werden zur Abbildung verwendet und die erhaltenen Bilddaten werden gespeichert. Die oben erwähnten Verfahrensschritte werden wiederholt, um weitere Oberflächen des zu untersuchenden Objekts freizulegen und Bilddaten der weiteren Oberflächen zu erhalten. In einem nachfolgenden Verfahrensschritt werden die gespeicherten Bilddaten der verschiedenen freigelegten Oberflächen kombiniert, um eine dreidimensionale Bilddatendarstellung des Objekts zu bilden.
Erfassen dreidimensionaler Bilddaten von einem Objekt ist auch als Tomographie des Objekts bekannt.
Als Stand der Technik wird auf US 7,312,448 B2 und US 2012/0112063 A1 Bezug genommen.
Es ist bekannt, dass Erfassen dreidimensionaler Bilddaten eines großen Objekts, insbesondere einer großen biologischen Struktur, eine ziemlich lange Zeit benötigt, beispielsweise bis zu einige Wochen oder sogar Monate. Daher muss ein zum Erfassen dreidimensionaler Bilddaten verwendetes System hohe Anforderungen im Hinblick auf Stabilität erfüllen und benötigt im Wesentlichen konstante Umgebungsbedingungen. Falls das zum Erfassen dreidimensionaler Bilddaten verwendete System diese hohe Anforderungen im Hinblick auf Stabilität nicht erfüllt, gehen Informationen über die dreidimensionalen Bilddaten möglicherweise verloren oder werden möglicherweise nicht erhalten. Insbesondere werden möglicherweise Bilder von freiliegenden Oberflächen nicht erhalten. Darüber hinaus kann die räumliche Auflösung der erhaltenen Bilder variieren, was vermieden werden sollte.
Wie oben erwähnt wurde benötigt das zum Erfassen der dreidimensionalen Bilddaten verwendete System im Wesentlichen konstante Umgebungsbedingungen. Umgebungsbedingungen, die den Prozess des Erfassens von dreidimensionalen Bilddaten von einem Objekt beeinträchtigen können, sind beispielsweise Umgebungstemperatur, Luftfeuchtigkeit, elektrische Streufelder und/oder magnetische Streufelder. Die Umgebungsbedingungen können überwacht werden, beispielsweise indem ein Temperatursensor, ein Luftfeuchtigkeitssensor und/oder eine Messeinheit zum Messen elektrischer Felder und/oder von Magnetfeldern verwendet werden. Falls Varianzen von Nominalwerten hinsichtlich der Umgebungsbedingungen auftreten, kann die Erfassung von dreidimensionalen Bilddaten eines Objekts pausiert werden, so dass die Erfassung von dreidimensionalen Bilddaten nicht durch diese Varianzen beeinträchtigt wird. Sobald die Nominalwerte der Umgebungsbedingungen wieder erreicht werden, wird die Erfassung der dreidimensionalen Bilddaten fortgesetzt.
Die Erfassung dreidimensionaler Bilddaten des Objekts kann auch durch einen lonenstrahlerzeuger der lonenstrahlsäule beeinträchtigt werden, wobei der lonenstrahlerzeuger Ionen erzeugt, die zum Abbilden und/oder Bearbeiten des Objekts verwendet werden.
Ein im Stand der Technik bekannter lonenstrahlerzeuger umfasst eine lonenquelle, die ausgelegt ist zum Emittieren von Ionen, eine Supressorelektrode, die ausgelegt ist zum Unterdrücken der emittierten Ionen von einer Seitenoberfläche der lonenquelle, eine Extraktorelektrode, die ausgelegt ist zum Extrahieren der Ionen aus der lonenquelle, eine erste Variable-Spannungsversorgung-Einheit zum Beaufschlagen der Extraktorelektrode mit einer Extraktorspannung und eine zweite Variable-Spannungsversorgung-Einheit zum Beaufschlagen der Supressorelektrode mit einer Supressorspannung. Der lonenstrahlerzeuger liefert einen Emissionsstrom, der die Ionen umfasst.
Wenn der bekannte lonenstrahlerzeuger verwendet wird, kann der Emissionsstrom einem speziellen Verhalten folgen, das aufgrund inhärenter physikalischer Eigenschaften des Ionenstrahlerzeugers zeitabhängig ist. 1 zeigt ein Beispiel für solch ein spezielles Verhalten des Emissionsstroms EC. Mit anderen Worten zeigt 1 die Emissionsphysiologie des bekannten lonenstrahlerzeugers. Der Emissionsstrom EC nimmt nach einer Anfangszeit T₀ ab. Wenn der Emissionsstrom EC zu einem Zeitpunkt T_MIN ein Minimum erreicht, nimmt der Emissionsstrom EC für Zeiten nach T_MIN zu, bis er bei der Zeit T_MAX ein Maximum erreicht. Nach der Zeit T_MAX nimmt der Emissionsstrom EC wieder ab.
Wenn der lonenstrahlerzeuger verwendet wird, ist man immer bemüht, einen mehr oder weniger konstanten und spezifischen Emissionsstrom des lonenstrahlerzeugers zu erhalten. Typische spezifische Emissionsströme des lonenstrahlerzeugers liegen im Bereich von 1,3 µA bis 2,2 µA. Beispielsweise beträgt der spezifische Emissionsstrom des lonenstrahlerzeugers 2 µA (siehe 1). Es ist bekannt, die an die Supressorelektrode angelegte Supressorspannung derart anzupassen, dass der spezifische Emissionsstrom des lonenstrahlerzeugers erreicht oder beibehalten wird (siehe 1 und 2). Falls beispielsweise der Emissionsstrom EC zunimmt, wird auch die an die Supressorelektrode angelegte Supressorspannung erhöht. Wenn allerdings der Emissionsstrom EC abnimmt, wird auch die an die Supressorelektrode angelegte Supressorspannung verringert. Durch Erhöhen oder Verringern der an die Supressorelektrode angelegten Supressorspannung wird der Emissionsstrom EC des lonenstrahlerzeugers auf den spezifischen Emissionsstrom eingestellt, beispielsweise auf 2 µA.
Falls der Emissionsstrom abnimmt und unter eine spezifische Schwelle fällt, wird die an die Supressorelektrode angelegte Supressorspannung auch verringert und kann einen unteren Schwellenwert von beispielsweise 0 V erreichen und beeinflusst daher den Emissionsstrom nicht mehr (siehe 2). Wenn die an die Supressorelektrode angelegte Supressorspannung den Emissionsstrom nicht mehr beeinflusst, kann dies zu einer Erschöpfung der lonenquelle führen, was unerwünscht ist. Mit anderen Worten kann der spezifische Emissionsstrom abnehmen, bis er verschwindet. Wenn der spezifische Emissionsstrom nicht erreicht oder beibehalten wird, ist es bekannt, die an die Extraktorelektrode angelegte Extraktorspannung auf einen neuen Wert der Extraktorspannung einzustellen, so dass der spezifische Emissionsstrom erreicht oder beibehalten wird. Bei diesem neuen Wert der Extraktorspannung beeinflusst der Supressor möglicherweise den Emissionsstrom und hält den spezifischen Emissionsstrom stabil. Allerdings kann sich der neue Wert der Extraktorspannung von dem vorherigen Wert der Extraktorspannung um einige hundert Volt unterscheiden. Dies kann zu der Notwendigkeit führen, den auf das Objekt auftreffenden Teilchenstrahl neu auszurichten und daher den Teilchenstrahlstrom und die Teilchenstrahlform auf dem Objekt neu einzustellen. Mit anderen Worten wird der Weg der Ionen in der lonenstrahlsäule aufgrund der Änderung der Extraktorspannung verändert und wird möglicherweise nicht mehr auf das Objekt fokussiert. Daher müssen auch die Charakteristika aller weiteren Strahlführungseinheiten, insbesondere die an diese Strahlführungseinheiten angelegten Spannungen, geändert werden, so dass der Strahl aus Ionen neu ausgerichtet wird und so dass sich die Ionen auf einem Weg durch die lonenstrahlsäule fortbewegen, der zum Fokussieren der Ionen auf das Objekt geeignet ist. Der Aufwand einer Neuausrichtung des auf das Objekt auftreffenden lonenstrahls und daher die Neueinstellung des lonenstrahlstroms und der lonenstrahlform auf dem Objekt kann hoch sein und braucht Zeit.
Falls der Emissionsstrom über eine spezifische Schwelle ansteigt, wird die an die Supressorelektrode angelegte Supressorspannung ebenfalls erhöht und kann einen oberen Schwellenwert, beispielsweise 2 kV, erreichen und ist daher nicht mehr in der Lage, die Emission aufrechtzuerhalten. Demgemäß nimmt die Qualität des Teilchenstrahls ab. Darüber hinaus kann der spezifische Emissionsstrom aufgrund von physikalischen Charakteristika der lonenquelle unter Verwendung eines spezifischen Werts der Extraktorspannung möglicherweise nicht mehr erreicht oder nicht mehr beibehalten werden.
Weitere Verfahren und Vorrichtungen zum Einstellen und/oder Steuern des Emissionsstroms eines lonenstrahlerzeugers sind im Stand der Technik ebenfalls bekannt. Beispielsweise kann der Emissionsstrom durch Filamentstromvariationen oder durch mechanische Anordnungen stabilisiert werden.
Da Einstellen und/oder Steuern des Emissionsstroms des lonenstrahls hinsichtlich der Stabilität des Emissionsstroms die Erfassung der dreidimensionalen Bilddaten des Objekts beeinträchtigt, wird die Erfassung von dreidimensionalen Bilddaten des Objekts pausiert, während der Emissionsstrom des lonenstrahls eingestellt und/oder gesteuert wird.
Nachdem der Emissionsstrom des lonenstrahls eingestellt und/oder gesteuert wurde, kann die Erfassung der dreidimensionalen Bilddaten des Objekts fortgesetzt werden. Bevor die Erfassung der dreidimensionalen Bilddaten des Objekts und wie oben erwähnt fortgesetzt wird, muss der lonenstrahl häufig derart neu ausgerichtet werden, dass der lonenstrahl genau auf dem Gebiet des zu bearbeitenden und/oder abzubildenden Objekts positioniert ist. Falls der lonenstrahl nicht genau positioniert ist, kann insbesondere das Abtragen von Material einer Oberfläche des Objekts beeinträchtigt werden und/oder die Dicke der unter Verwendung des lonenstrahls abgetragenen Schichten kann variieren. Da Neuausrichten durch einige Faktoren beeinträchtigt werden kann, wie etwa beispielsweise eine Objektdrift, eine Aufladung des Objekts, eine Wechselwirkung des Objekts mit dem lonenstrahl und eine lonenstrahlverschiebung in der lonenstrahlsäule, kann Neuausrichten ein zeitraubender Prozess sein, wie bereits oben erwähnt wurde.
Es ist bekannt, die oben erwähnten zwei Längsmarkierungen auf dem Objekt anzuordnen, wobei die Markierungen in der V-förmigen Weise angeordnet sind. Der lonenstrahl wird zum Abtragen von Schichten des Objekts verwendet, wobei die Schichten entlang einer Bewegungsrichtung des lonenstrahls angeordnet sind. Die Bewegungsrichtung wird durch einen Vektor gegeben, der senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zu der Oberfläche von jeder abgetragenen Schicht ist. Die zwei Längsmarkierungen werden zum Überwachen des Vorschubs des lonenstrahls entlang der Bewegungsrichtung verwendet. Der Vorschub des lonenstrahls entlang der Bewegungsrichtung ist auch als lonenstrahl-Vorschubgeschwindigkeit bekannt.
Es ist bekannt, den Vorschub des lonenstrahls in der Bewegungsrichtung anzupassen, um eine gleichmäßige Dicke der unter Verwendung des lonenstrahls abgetragenen Schichten zu erreichen. Mit anderen Worten wird der Vorschub des lonenstrahls in der Bewegungsrichtung eingestellt, um eine gleichmäßige Dicke der unter Verwendung des lonenstrahls entfernten Schichten zu erreichen.
Die Erfassung der dreidimensionalen Bilddaten des Objekts kann in zwei Phasen unterteilt werden, nämlich eine erste Phase, die eine sogenannte Übergangsphase ist, und eine zweite Phase, die eine sogenannte stabile Phase ist.
Die Übergangsphase kann eine Stabilisierungsperiode umfassen, in welcher die Erfassung der dreidimensionalen Bilddaten des Objekts instabil ist. Bilder von Oberflächen des Objekts werden möglicherweise nicht erhalten. Darüber hinaus ist die Varianz der Dicke von unter Verwendung des lonenstrahls abgetragenen Schichten zu groß, beispielsweise zweimal die Größe der Nominalgröße. Zusätzlich kann die Übergangsphase eine Varianzperiode umfassen, die nach Beendigung der Stabilisierungsperiode beginnen kann. Während der Varianzperiode wird die Erfassung von dreidimensionalen Bilddaten des Objekts durchgeführt. Allerdings ist die Varianz der Dicke der unter Verwendung des lonenstrahls abgetragenen Schichten weiterhin groß.
Nachdem die Übergangsphase geendet hat, startet die stabile Phase, in welcher die Erfassung von dreidimensionalen Bilddaten des Objekts mit hoher Stabilität durchgeführt werden kann. In der stabilen Phase ist die Varianz der Dicke von unter Verwendung des lonenstrahls abgetragenen Schichten eher gering. Mit anderen Worten ist die Dicke der unter Verwendung des lonenstrahls abgetragenen Schichten gleichmäßig oder im Wesentlichen gleichmäßig, wobei im Wesentlichen gleichmäßig als eine Varianz im Bereich von 1 nm bis 10 nm definiert ist.
Nachdem die Erfassung von dreidimensionalen Bilddaten des Objekts pausiert und später neu gestartet wurde, kann die Übergangsphase auftreten, bevor die stabile Phase erreicht ist. Wie oben erwähnt wurde, werden manche Oberflächen von Schichten des Objekts während der Übergangsphase möglicherweise nicht abgebildet, wohingegen andere Oberflächen von Schichten des Objekts während der Übergangsphase möglicherweise abgebildet werden. Allerdings weisen die Schichten aufgrund der oben erwähnten hohen Varianz unterschiedliche Dicken auf.
3 zeigt das oben Erwähnte auf eine vereinfachte Weise. Insbesondere zeigt 3 einen Zyklus des oben erwähnten bekannten lonenstrahlerzeugers als eine Funktion der Zeit sowie eine Dicke jener Schichten des Objekts, die unter Verwendung des lonenstrahls abgetragen wurden, als eine Funktion der Zeit.
3 zeigt drei Emissionszyklusperioden, nämlich eine erste Emissionszyklusperiode I, eine zweite Emissionszyklusperiode II und eine dritte Emissionszyklusperiode III. Der erste Emissionszyklus I startet, wenn ein Benutzer einen Prozess des Erfassens dreidimensionaler Bilddaten des Objekts einleitet, und nachdem der Emissionsstrom eines lonenstrahls erstmalig gesteuert und/oder eingestellt wurde. Der zweite Emissionszyklus II startet, nachdem der Emissionsstrom des lonenstrahls ein zweites Mal gesteuert und/oder eingestellt wurde, und der dritte Emissionszyklus III startet, nachdem der Emissionsstrom des lonenstrahls ein drittes Mal gesteuert und/oder eingestellt wurde.
Eine erste Übergangsphase 1 tritt zu Beginn der ersten Emissionszyklusperiode I auf. Die erste Übergangsphase 1 umfasst eine erste Stabilisierungsperiode SP1, in welcher die Erfassung der dreidimensionalen Bilddaten des Objekts instabil ist. Bilder von Oberflächen des Objekts werden nicht erhalten. Darüber hinaus ist die Varianz der Dicke jener Schichten des Objekts, die unter Verwendung des lonenstrahls abgetragen werden, zu groß. Zusätzlich umfasst die erste Übergangsphase 1 eine erste Varianzperiode VP1, die nach Beendigung der ersten Stabilisierungsperiode SP1 startet. Während der ersten Varianzperiode VP1 wird die Erfassung der dreidimensionalen Bilddaten des Objekts durchgeführt. Allerdings ist die Varianz der Dicke jener Schichten des Objekts, die unter Verwendung des lonenstrahls abgetragen werden, weiterhin groß. Nachdem die erste Übergangsphase 1 geendet hat, startet die erste stabile Phase 1, in welcher die Erfassung von dreidimensionalen Bilddaten des Objekts mit hoher Stabilität durchgeführt werden kann. In der ersten stabilen Phase 1 ist die Varianz der Dicke jener Schichten des Objekts, die unter Verwendung des lonenstrahls abgetragen werden, eher gering. Mit anderen Worten ist die Dicke der abgetragenen Schichten gleichmäßig oder im Wesentlichen gleichmäßig, wobei im Wesentlichen gleichmäßig als eine Varianz im Bereich von 1 nm bis 10 nm definiert ist.
Eine zweite Übergangsphase 2 tritt zu Beginn der zweiten Emissionszyklusperiode II auf. Die zweite Übergangsphase 2 umfasst eine zweite Stabilisierungsperiode SP2, in welcher die Erfassung der dreidimensionalen Bilddaten des Objekts instabil ist. Bilder von Oberflächen des Objekts werden nicht erhalten. Darüber hinaus ist die Varianz der Dicke jener Schichten des Objekts, die unter Verwendung des lonenstrahls abgetragen werden, zu groß. Zusätzlich umfasst die zweite Übergangsphase 2 eine zweite Varianzperiode VP2, die nach Beendigung der zweiten Stabilisierungsperiode SP2 startet. Während der zweiten Varianzperiode VP2 wird die Erfassung von dreidimensionalen Bilddaten des Objekts durchgeführt. Allerdings ist die Varianz der Dicke jener Schichten des Objekts, die unter Verwendung des lonenstrahls abgetragen werden, weiterhin groß. Nachdem die zweite Übergangsphase 2 geendet hat, startet die zweite stabile Phase 2, in welcher die Erfassung von dreidimensionalen Bilddaten des Objekts mit hoher Stabilität durchgeführt werden kann. In der zweiten stabilen Phase 2 ist die Varianz der Dicke der abgetragenen Schichten eher gering. Mit anderen Worten ist die Dicke der abgetragenen Schichten gleichmäßig oder im Wesentlichen gleichmäßig, wobei im Wesentlichen gleichmäßig als eine Varianz im Bereich von 1 nm bis 10 nm definiert ist.
Wie in 3 gezeigt ist, ist die zweite Emissionszyklusperiode II kürzer als die erste Emissionszyklusperiode I und die dritte Emissionszyklusperiode III. Aufgrund der Stabilität des Emissionsstroms der Ionen und daher aufgrund von Steuern und/oder Einstellen des Emissionsstroms des lonenstrahls, wird die Erfassung der dreidimensionalen Bilddaten des Objekts während der zweiten stabilen Phase 2 pausiert, bis die dritte Emissionszyklusperiode III startet.
Eine dritte Übergangsphase 3 tritt zu Beginn der dritten Emissionszyklusperiode III auf. Die dritte Übergangsphase 3 umfasst eine dritte Stabilisierungsperiode SP3, in welcher die Erfassung der dreidimensionalen Bilddaten des Objekts instabil ist. Bilder von Oberflächen des Objekts werden nicht erhalten. Darüber hinaus ist die Varianz der Dicke jener Schichten des Objekts, die unter Verwendung des lonenstrahls abgetragen werden, zu groß. Zusätzlich umfasst die dritte Übergangsphase 3 eine dritte Varianzperiode VP3, die nach Beendigung der dritten Stabilisierungsperiode SP3 startet. Während der dritten Varianzperiode VP3 wird die Erfassung von dreidimensionalen Bilddaten des Objekts durchgeführt. Allerdings ist die Varianz der Dicke jener Schichten des Objekts, die unter Verwendung des lonenstrahls abgetragen werden, weiterhin groß. Nachdem die dritte Übergangsphase 3 geendet hat, startet die dritte stabile Phase 3, in welcher die Erfassung von dreidimensionalen Bilddaten des Objekts mit hoher Stabilität durchgeführt werden kann. In der dritten stabilen Phase 3 ist die Varianz der Dicke der abgetragenen Schichten eher gering. Mit anderen Worten ist die Dicke der abgetragenen Schichten gleichmäßig oder im Wesentlichen gleichmäßig, wobei im Wesentlichen gleichmäßig als eine Varianz im Bereich von 1 nm bis 10 nm definiert ist.
Daher ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Analysieren, Abbilden und/oder Bearbeiten eines Gebiets eines Objekts unter Verwendung einer Teilchenstrahlvorrichtung und eine Teilchenstrahlvorrichtung zum Ausführen des Verfahrens zu spezifizieren, wobei das Verfahren und die Teilchenstrahlvorrichtung die Erfassung der dreidimensionalen Bilddaten des Objekts während einer Übergangsperiode mit hoher Stabilität vorsehen, wobei die Varianz der Dicke von abgetragenen Schichten des Objekts eher gering ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Ein Computerprogrammprodukt, das einen Programmcode umfasst, der in einen Prozessor geladen wird und der bei Ausführung eine Teilchenstrahlvorrichtung steuert, ist durch die Merkmale von Anspruch 14 gegeben. Eine Teilchenstrahlvorrichtung zum Ausführen des Verfahrens ist durch Anspruch 15 gegeben. Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, den folgenden Ansprüchen und/oder den begleitenden Figuren.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird zum Analysieren, Abbilden und/oder Bearbeiten eines Gebiets eines Objekts unter Verwendung einer Teilchenstrahlvorrichtung verwendet. Die vorerwähnte Teilchenstrahlvorrichtung umfasst mindestens einen Strahlerzeuger zum Erzeugen eines ersten Teilchenstrahls, der erste geladene Teilchen umfasst. Die ersten geladenen Teilchen können Elektronen und/oder Ionen sein. Darüber hinaus umfasst die Teilchenstrahlvorrichtung eine erste Objektivlinse zum Fokussieren des ersten Teilchenstrahls auf das Objekt. Die vorerwähnte Teilchenstrahlvorrichtung kann auch einen zweiten Strahlerzeuger zum Erzeugen eines zweiten Teilchenstrahls, der zweite geladene Teilchen umfasst, umfassen. Die zweiten geladenen Teilchen können Elektronen und/oder Ionen sein. Darüber hinaus umfasst die Teilchenstrahlvorrichtung eine zweite Objektivlinse zum Fokussieren des zweiten Teilchenstrahls auf das Objekt. Zusätzlich oder alternativ kann die vorerwähnte Teilchenstrahlvorrichtung eine Laservorrichtung zum Erzeugen eines Laserstrahls umfassen.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst Anordnen mindestens einer Materialschicht auf dem Gebiet des Objekts. Beispiele dafür, wie die Materialschicht auf dem Gebiet des Objekts anzuordnen ist, und Beispiele für die Materialschicht als solche werden weiter unten angegeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst ferner Erzeugen mindestens eines ersten Bilds der Materialschicht unter Verwendung des ersten Teilchenstrahls. Das erste Bild wird erzeugt, nachdem die Materialschicht auf dem Gebiet des Objekts angeordnet wurde. Wenn der erste Teilchenstrahl unter Verwendung der ersten Objektivlinse auf die Materialschicht fokussiert wird und wenn der erste Teilchenstrahl auf die Materialschicht auftrifft, werden/wird erste Wechselwirkungsteilchen und/oder erste Wechselwirkungsstrahlung erzeugt. Die ersten Wechselwirkungsteilchen und/oder die erste Wechselwirkungsstrahlung werden/wird unter Verwendung eines Detektors der Teilchenstrahlvorrichtung detektiert. Die ersten Wechselwirkungsteilchen können Teilchen, die von der Materialschicht emittiert werden (die sogenannten Sekundärteilchen, insbesondere Sekundärelektronen), und Teilchen des ersten Teilchenstrahls, die von der Materialschicht zurückgestreut wurden (die sogenannten Rückstreuteilchen, insbesondere Rückstreuelektronen) umfassen. Beispielsweise kann die erste Wechselwirkungsstrahlung Röntgenstrahlung oder Kathodolumineszenzlicht sein.
Während und/oder nach der Erzeugung des ersten Bilds der Materialschicht umfasst das erfindungsgemäße Verfahren Abtragen von Teilschichten der Materialschicht unter Verwendung des zweiten Teilchenstrahls durch relatives Bewegen des zweiten Teilchenstrahls in einer Bewegungsrichtung in Bezug auf die Teilschichten. Zusätzlich oder alternativ umfasst die Erfindung Abtragen von Teilschichten der Materialschicht unter Verwendung des Laserstrahls durch relatives Bewegen des Laserstrahls in einer Bewegungsrichtung in Bezug auf die Teilschichten. Die Teilschichten sind entlang der Bewegungsrichtung angeordnet. Beispielsweise ist der zweite Teilchenstrahl auf eine jeweilige Teilschicht fokussiert und trägt diese jeweilige Teilschicht ab. Mindestens ein Gas kann zum Abtragen der jeweiligen Teilschicht in Wechselwirkung mit dem zweiten Teilchenstrahl verwendet werden. Das Gas kann durch eine Gaseinlasseinheit bereitgestellt werden. Zusätzlich oder alternativ ist der Laserstrahl auf eine jeweilige Teilschicht fokussiert und trägt diese jeweilige Teilschicht ab.
Der zweite Teilchenstrahl und/oder der Laserstrahl können entlang der Bewegungsrichtung bewegt werden und/oder das Objekt kann in Bezug auf die Bewegungsrichtung bewegt werden, um somit den zweiten Teilchenstrahl und/oder den Laserstrahl in der Bewegungsrichtung relativ in Bezug auf die Teilschichten zu bewegen. Die relative Bewegung mit Bezug auf den zweiten Teilchenstrahl kann beispielsweise unter Verwendung der zweiten Objektivlinse und/oder mindestens einer weiteren Führungseinheit für den zweiten Teilchenstrahl der Teilchenstrahlvorrichtung vorgesehen sein. Zusätzlich oder alternativ kann die relative Bewegung beispielsweise unter Verwendung eines beweglichen Tischs bewerkstelligt werden, auf welchem das Objekt angeordnet ist. Beispielsweise kann der Tisch in einer x-Richtung, in einer y-Richtung und in einer z-Richtung, die beispielsweise zueinander senkrecht angeordnet sein können, bewegt werden. Zusätzlich kann der Tisch um eine erste Tischdrehachse und um eine zweite Tischdrehachse, die zu der ersten Tischdrehachse beispielsweise senkrecht angeordnet ist, herum gedreht werden. Der Laserstrahl kann unter Verwendung einer Laserstrahlführungseinheit, die mindestens einen Spiegel umfassen kann, bewegt werden.
Die Teilschichten können entlang der Bewegungsrichtung übereinander angeordnet sein. Insbesondere ist eine erste Oberfläche einer ersten Teilschicht parallel oder im Wesentlichen parallel zu einer zweiten Oberfläche einer zweiten Teilschicht angeordnet, wobei die im Wesentlichen parallele Anordnung der Teilschichten Abweichungen von weniger als 1° von der Parallelanordnung der Teilschichten umfasst. Die Dicke von jeder Teilschicht ist im Vergleich mit der Dicke der Materialschicht, wenn sie auf dem Gebiet des Objekts angeordnet ist, eher gering. Nachdem sie auf dem Gebiet des Objekts angeordnet wurde, kann die Materialschicht beispielsweise eine Dicke zwischen 10 nm und 1000 nm oder zwischen 10 nm und 250 nm aufweisen, wobei die Grenzen in dem oben erwähnten Bereich eingeschlossen sind, wohingegen jede Teilschicht, die abgetragen wird, eine Dicke von weniger als 10 nm, insbesondere weniger als 3 nm, weniger als 2 nm, weniger als 1 nm oder weniger als 0,5 nm aufweisen kann. Allerdings ist die Erfindung nicht auf die oben erwähnten Bereiche der Dicke der Materialschicht oder jeder Teilschicht beschränkt. Vielmehr kann jegliche Dicke der Materialschicht oder jeder Teilschicht, die zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist, gewählt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst ferner, während Abtragens der Teilschichten der Materialschicht, Einstellen der relativen Bewegung des zweiten Teilchenstrahls und/oder des Laserstrahls auf solche Weise, dass eine erste Dicke einer ersten Teilschicht der Materialschicht mit einer zweiten Dicke einer zweiten Teilschicht der Materialschicht identisch oder im Wesentlichen identisch ist, wobei eine Abweichung hinsichtlich der im Wesentlichen Identität der Dicke kleiner als 5 nm, insbesondere kleiner als 3 nm oder kleiner als 0,6 nm ist. Die relative Bewegung wird beispielsweise unter Verwendung der zweiten Objektivlinse und/oder der mindestens einen weiteren Führungseinheit für den zweiten Teilchenstrahl oder für den Laserstrahl der Teilchenstrahlvorrichtung eingestellt. Zusätzlich oder alternativ kann die relative Bewegung beispielsweise unter Verwendung des beweglichen Tischs bewerkstelligt werden, auf welchem das Objekt angeordnet ist.
Darüber hinaus umfasst das erfindungsgemäße Verfahren, nachdem die Materialschicht vollständig oder teilweise abgetragen wurde, Erzeugen mindestens eines zweiten Bilds des Gebiets des Objekts unter Verwendung des ersten Teilchenstrahls, wobei der erste Teilchenstrahl unter Verwendung der ersten Objektivlinse auf das Gebiet des Objekts fokussiert wird. Zweite Wechselwirkungsteilchen und/oder zweite Wechselwirkungsstrahlung wird/werden erzeugt, wenn der erste Teilchenstrahl auf das Gebiet des Objekts auftrifft. Die zweiten Wechselwirkungsteilchen und/oder die zweite Wechselwirkungsstrahlung werden/wird unter Verwendung des Detektors detektiert. Die Wechselwirkungsteilchen können Teilchen, die von dem Gebiet des Objekts emittiert werden (die sogenannten Sekundärteilchen, insbesondere Sekundärelektronen), und Teilchen des ersten Teilchenstrahls, die von dem Gebiet des Objekts zurückgestreut wurden (die sogenannten Rückstreuteilchen, insbesondere Rückstreuelektronen) umfassen. Beispielsweise kann die Wechselwirkungsstrahlung Röntgenstrahlung oder Kathodolumineszenzlicht sein.
Darüber hinaus kann das erfindungsgemäße Verfahren zusätzlich Erfassen eines dreidimensionalen Bilds des Objekts umfassen, startend von dem Gebiet des Objekts, beispielsweise in der Bewegungsrichtung des zweiten Teilchenstrahls und/oder des Laserstrahls. Ein Bild einer ersten Oberfläche des Gebiets des Objekts wird unter Verwendung des ersten Teilchenstrahls erzeugt. Wenn der erste Teilchenstrahl auf die erste Oberfläche auftrifft, entstehen bzw. entsteht Wechselwirkungsteilchen und/oder Wechselwirkungsstrahlung, die unter Verwendung des Detektors detektiert werden bzw. wird. Die Wechselwirkungsteilchen können Sekundärelektronen und/oder Rückstreuelektronen sein. Die Wechselwirkungsstrahlung kann Röntgenstrahlung oder Kathodolumineszenzlicht sein. Während der Detektion durch den Detektor erzeugte Detektionssignale werden zum Abbilden der ersten Oberfläche verwendet. Somit werden Bilddaten hinsichtlich der ersten Oberfläche erhalten und gespeichert. Weiterhin wird eine erste Schicht des Objekts in dem Gebiet des Objekts abgetragen, beispielsweise unter Verwendung des zweiten Teilchenstrahls und/oder des Laserstrahls, wie oben erwähnt wurde. Abtragen der ersten Schicht kann während oder nach Erzeugen des Bilds der ersten Oberfläche des Gebiets des Objekts auftreten. Eine zweite Oberfläche des Objekts wird freigelegt. Der erste Teilchenstrahl wird danach auf die freigelegte zweite Oberfläche gerichtet. Wenn der erste Teilchenstrahl auf die zweite Oberfläche auftrifft, entstehen bzw. entsteht Wechselwirkungsteilchen und/oder Wechselwirkungsstrahlung, die unter Verwendung des Detektors detektiert werden bzw. wird. Die Wechselwirkungsteilchen können Sekundärelektronen und/oder Rückstreuelektronen sein. Die Wechselwirkungsstrahlung kann Röntgenstrahlung oder Kathodolumineszenzlicht sein. Während der Detektion durch den Detektor erzeugte Detektionssignale werden zum Abbilden der zweiten Oberfläche verwendet. Somit werden Bilddaten hinsichtlich der freigelegten zweiten Oberfläche erhalten und gespeichert. Eine weitere Schicht, nämlich eine zweite Schicht des Objekts, wird wie oben erwähnt beispielsweise unter Verwendung des zweiten Teilchenstrahls abgetragen. Abtragen der zweiten Schicht kann während oder nach Erzeugen des Bilds der zweiten Oberfläche der ersten Schicht auftreten. Eine dritte Oberfläche des Objekts wird freigelegt. Der erste Teilchenstrahl wird danach auf die freigelegte dritte Oberfläche gerichtet. Wenn der erste Teilchenstrahl auf die dritte Oberfläche auftrifft, entstehen bzw. entsteht Wechselwirkungsteilchen und/oder Wechselwirkungsstrahlung, die unter Verwendung des Detektors detektiert werden bzw. wird. Während der Detektion durch den Detektor erzeugte dritte Detektionssignale werden zum Abbilden der dritten Oberfläche verwendet. Somit werden Bilddaten hinsichtlich der freigelegten dritten Oberfläche erhalten und gespeichert.
Durch wiederholtes aufeinanderfolgendes Durchführen der oben erwähnten Schritte zum Erfassen von dreidimensionalen Bilddaten des Objekts und insbesondere nachfolgendes Kombinieren der Bilddaten der einzelnen freigelegten Oberflächen ist es möglich, dreidimensionale Bilddaten und somit eine dreidimensionale Darstellung des Objekts zu erhalten.
Das erfindungsgemäße Verfahren ergibt den folgenden Vorteil im Hinblick auf den Stand der Technik. Eine Übergangsphase tritt zu Beginn eines Zyklus des Erzeugens des ersten Teilchenstrahls und/oder des zweiten Teilchenstrahls auf. Die Übergangsphase umfasst eine Stabilisierungsperiode, in welcher der erste Teilchenstrahl und/oder der zweite Teilchenstrahl nur mit der Materialschicht wechselwirkt bzw. wechselwirken. Während der Stabilisierungsperiode werden keine Bilder von Oberflächen des Objekts zum Erfassen von dreidimensionalen Bilddaten des Objekts erhalten. Zusätzlich umfasst die Übergangsphase eine Varianzperiode, die nach Beendigung der Stabilisierungsperiode startet. Während der Varianzperiode wird bzw. werden die relative Bewegung des zweiten Teilchenstrahls und/oder des Laserstrahls auf solche Weise eingestellt, dass eine erste Dicke einer ersten Teilschicht der Materialschicht mit einer zweiten Dicke einer zweiten Teilschicht der Materialschicht identisch oder im Wesentlichen identisch ist. Nach der Einstellung können Schichten, die eine identische oder im Wesentlichen identische Dicke aufweisen, unter Verwendung des zweiten Teilchenstrahls und/oder des Laserstrahls abgetragen werden.
Sobald die Materialschicht teilweise oder vollständig abgetragen ist, wird die Erfassung von dreidimensionalen Bilddaten gestartet. Das erfindungsgemäße Verfahren stellt eine Möglichkeit bereit, Oberflächen aller freigelegten Schichten des Objekts abzubilden und liefert eine gleichmäßige Dicke von allen abgetragenen Schichten, wobei die Schichten die Grundlage für die dreidimensionale Darstellung des Objekts sind. Keine Informationen im Hinblick auf die freigelegten Oberflächen der Schichten gehen verloren, da alle Oberflächen von allen abgetragenen Schichten des Objekts zu der dreidimensionalen Darstellung des Objekts beitragen. Die Materialschicht wird zum Einstellen des zweiten Teilchenstrahls und/oder des Laserstrahls verwendet, bis Schichten des Objekts abgetragen werden und Oberflächen in der stabilen Phase abgebildet werden.
Die auf dem Gebiet des Objekts angeordnete Materialschicht und das Objekt als solches können in ihrer Zusammensetzung variieren. Mit anderen Worten kann die Materialschicht mindestens ein erstes Material umfassen und das Objekt kann mindestens ein zweites Material umfassen, wobei das erste Material und das zweite Material verschieden sind. Dies kann bewirken, dass eine durch Abtragen einer Schicht unter Verwendung des zweiten Teilchenstrahls und/oder des Laserstrahls erzeugte Oberfläche nicht parallel zu der Oberfläche des Objekts, auf welchem die Materialschicht angeordnet wurde, angeordnet ist. Tatsächlich kann die durch Abtragen der Schicht erzeugte Oberfläche zur Oberfläche, auf welcher die Materialschicht angeordnet wurde, unter einem Winkel von wenigen Grad angeordnet sein, beispielsweise im Bereich von 2° bis 5°. Dies kann eine Einstellung des Winkels zwischen dem Objekt und der Einfallsrichtung des zweiten Teilchenstrahls und/oder des Laserstrahls auf das Objekt erfordern. Das Einstellen des Winkels kann beispielsweise durch Drehen des beweglichen Tischs, auf welchem das Objekt angeordnet ist, durch Ändern der Einfallsrichtung des zweiten Teilchenstrahls und/oder des Laserstrahls auf das Objekt, durch Ändern der Neigung der Laservorrichtung oder des zweiten Teilchenerzeugers und/oder durch Ändern der Form des zweiten Teilchenstrahls und/oder des Laserstrahls bewerkstelligt werden. Die Erfindung ist nicht auf die vorerwähnten Beispiele zum Einstellen eines Winkels beschränkt. Vielmehr kann jegliche Weise einer Einstellung eines Winkels, die für die Erfindung geeignet ist, verwendet werden.
Zusätzlich oder alternativ ist in einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass das Verfahren ferner Zuführen eines ersten Gases zu dem Gebiet des Objekts unter Verwendung einer ersten Gaseinlasseinheit und Verwenden von elektronenstrahlinduzierter Abscheidung und/oder von ionenstrahlinduzierter Abscheidung zum Anordnen der Materialschicht auf dem Gebiet des Objekts umfasst. Die Materialschicht wird beispielsweise unter Verwendung mindestens eines der folgenden Materialien bereitgestellt: Platin, Kohlenstoff, Wolfram, Kupfer, ein Isolator und/oder Wasser. Das Material kann als eine gasförmige Vorsubstanz, bekannt als ein Precursor, vorliegen und kann unter Verwendung der ersten Gaseinlasseinheit dem Gebiet des Objekts zugeleitet werden.
In der weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass das Verfahren ferner ein Bereitstellen mindestens einer ersten Markierung auf dem Objekt umfasst, wobei die erste Markierung für den Schritt des Einstellens der relativen Bewegung des zweiten Teilchenstrahls und/oder des Laserstrahls auf solche Weise verwendet wird, dass die erste Dicke der ersten Teilschicht der Materialschicht mit der zweiten Dicke der zweiten Teilschicht der Materialschicht identisch oder im Wesentlichen identisch ist. Das Verfahren kann beispielsweise ferner Zuführen mindestens eines zweiten Gases zu dem Objekt unter Verwendung einer zweiten Gaseinlasseinheit und Verwenden von elektronenstrahlinduzierter Abscheidung und/oder von ionenstrahlinduzierter Abscheidung zum Anordnen der ersten Markierung auf dem Objekt umfassen. Bei einer Ausführungsform ist die erste Gaseinheit mit der zweiten Gaseinheit identisch. Insbesondere wird das zweite Gas auch durch die erste Gaseinheit zugeführt, beispielsweise unter Verwendung einer identischen Gasnadel zum Zuführen des ersten Gases und des zweiten Gases oder durch Verwendung einer ersten Gasnadel der ersten Gaseinheit zum Zuführen des ersten Gases und einer zweiten Gasnadel der ersten Gaseinheit zum Zuführen des zweiten Gases. Alternativ können die erste Gaseinheit und die zweite Gaseinheit unterschiedliche Einheiten sein. Bei einer weiteren Ausführungsform wird die erste Markierung unter Verwendung des ersten Teilchenstrahls und/oder des zweiten Teilchenstrahls auf das Objekt geätzt. Darüber hinaus ist die erste Markierung beispielsweise auf einer Markierungsoberfläche, die senkrecht zu einer Oberfläche des Gebiets des Objekts angeordnet ist, angeordnet. Darüber hinaus kann die erste Markierung unter Verwendung mindestens eines der folgenden Materialien bereitgestellt werden: Platin, Kohlenstoff, Wolfram, Kupfer, ein Isolator und/oder Wasser. Wasser kann Ätzen des Objekts zum Bereitstellen der ersten Markierung verbessern. Wieder kann das Material als eine gasförmige Vorsubstanz, bekannt als ein Precursor, vorliegen und kann unter Verwendung der zweiten Gaseinlasseinheit dem Objekt zugeleitet werden. Die erste Markierung kann beispielsweise zwei Längsmarkierungen umfassen, die auf der Markierungsoberfläche des Objekts angebracht werden können. Diese Längsmarkierungen können in Bezug auf die Bewegungsrichtung des zweiten Teilchenstrahls auf eine V-förmige Weise angeordnet sein und können sich an einem Punkt auf dem Objekt schneiden.
Zusätzlich oder alternativ ist bei einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass der Schritt des Anordnens der Materialschicht Bereitstellen der ein erstes Material aufweisenden Materialschicht umfasst, wobei das Gebiet des Objekts ein zweites Material umfasst und wobei sich das erste Material von dem zweiten Material unterscheidet. Mit anderen Worten sind das erste Material der Materialschicht und das zweite Material des Gebiets des Objekts verschiedene Materialien. Bei dieser Ausführungsform ist es einfach, festzustellen, ob die Materialschicht vollständig abgetragen wurde, so dass die Erfassung der dreidimensionalen Bilddaten des Objekts gestartet werden kann.
Zusätzlich oder alternativ ist bei einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass der Schritt des Anordnens der Materialschicht auf dem Gebiet des Objekts Bereitstellen einer ersten Teilmaterialschicht der Materialschicht, wobei die erste Teilmaterialschicht ein erstes Teilmaterial umfasst, und Bereitstellen einer zweiten Teilmaterialschicht der Materialschicht, wobei die zweite Teilmaterialschicht ein zweites Teilmaterial umfasst, umfasst, wobei sich das erste Teilmaterial von dem zweiten Teilmaterial unterscheidet. Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die erste Teilmaterialschicht unter Verwendung eines Precursors sowie des ersten Teilchenstrahls erstellt wird und dass die zweite Teilmaterialschicht unter Verwendung des identischen Precursors sowie des zweiten Teilchenstrahls erstellt wird.
Zusätzlich oder alternativ ist bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass das Verfahren ferner Bereitstellen von mindestens einer zweiten Markierung auf der Materialschicht umfasst, wobei die zweite Markierung verwendet wird zum Identifizieren, wann der Schritt des Abtragens von Teilschichten der Materialschicht gestartet werden soll. Mit anderen Worten kann die zweite Markierung zum Identifizieren verwendet werden, wann der zweite Teilchenstrahl und/oder der Laserstrahl auf die Materialschicht fokussiert ist. Die zweite Markierung kann in der Form eines Punkts auf der Materialschicht vorliegen oder kann ein Loch in der Materialschicht sein. Darüber hinaus kann die zweite Markierung zum Identifizieren verwendet werden, ob die Materialschicht vollständig abgetragen wurde, oder zum Identifizieren der verbliebenen Dicke der Materialschicht nach dem Abtragen einiger Teilschichten der Materialschicht. Zusätzlich oder alternativ kann die erste Markierung zum Identifizieren verwendet werden, ob die Materialschicht vollständig abgetragen wurde, oder zum Identifizieren der verbliebenen Dicke der Materialschicht nach dem Abtragen einiger Teilschichten der Materialschicht.
Beispielsweise kann das Verfahren ferner Zuführen mindestens eines dritten Gases zu der Materialschicht unter Verwendung einer dritten Gaseinlasseinheit und Verwenden von elektronenstrahlinduzierter Abscheidung und/oder von ionenstrahlinduzierter Abscheidung zum Anordnen der zweiten Markierung auf dem Objekt umfassen. Bei einer Ausführungsform ist die erste Gaseinheit mit der dritten Gaseinheit identisch. Insbesondere wird das dritte Gas auch durch die erste Gaseinheit zugeführt, beispielsweise unter Verwendung einer identischen Gasnadel zum Zuführen des ersten Gases und des dritten Gases oder durch Verwendung der ersten Gasnadel der ersten Gaseinheit zum Zuführen des ersten Gases und einer dritten Gasnadel der ersten Gaseinheit zum Zuführen des dritten Gases. Zusätzlich oder alternativ ist die zweite Gaseinheit mit der dritten Gaseinheit identisch. Insbesondere wird das dritte Gas auch durch die zweite Gaseinheit zugeführt, beispielsweise unter Verwendung einer identischen Gasnadel zum Zuführen des zweiten Gases und des dritten Gases oder durch Verwendung einer zweiten Gasnadel der zweiten Gaseinheit zum Zuführen des zweiten Gases und einer dritten Gasnadel der zweiten Gaseinheit zum Zuführen des dritten Gases. Alternativ können die erste Gaseinheit, die zweite Gaseinheit und die dritte Gaseinheit unterschiedliche Einheiten sein. Bei einer weiteren Ausführungsform wird die zweite Markierung unter Verwendung des ersten Teilchenstrahls und/oder des zweiten Teilchenstrahls auf auf die Materialschicht geätzt. Die zweite Markierung wird beispielsweise unter Verwendung mindestens eines der folgenden Materialien bereitgestellt: Platin, Kohlenstoff, Wolfram, Kupfer, ein Isolator und/oder Wasser. Wieder kann das Material als eine gasförmige Vorsubstanz, bekannt als ein Precursor, vorliegen und kann unter Verwendung der dritten Gaseinlasseinheit der Materialschicht zugeleitet werden.
Wie oben erwähnt ist es zusätzlich oder alternativ in einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass die erste Gaseinlasseinheit mit der zweiten Gaseinlasseinheit identisch ist. Zusätzlich oder alternativ ist die erste Gaseinheit mit der dritten Gaseinlasseinheit identisch. Bei einer weiteren Ausführungsform ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die zweite Gaseinlasseinheit mit der dritten Gaseinlasseinheit identisch ist. Weiterhin ist es zusätzlich oder alternativ bei einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass das erste Gas mit dem zweiten Gas identisch ist. Darüber hinaus kann das erste Gas zusätzlich oder alternativ mit dem dritten Gas identisch sein. Weiterhin kann das zweite Gas zusätzlich oder alternativ mit dem dritten Gas identisch sein.
Es ist zusätzlich oder alternativ bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass die Dicke der Materialschicht identifiziert wird und verwendet wird zum Wählen eines vorläufigen Vorschubs des zweiten Teilchenstrahls und/oder des Laserstrahls entlang der Bewegungsrichtung des zweiten Teilchenstrahls und daher der Vorschubgeschwindigkeit des zweiten Teilchenstrahls (oder der Laserstrahl-Vorschubgeschwindigkeit, wenn der Laserstrahl verwendet wird). Dieser vorläufige Vorschub des zweiten Teilchenstrahls und/oder des Laserstrahls entlang der Bewegungsrichtung des zweiten Teilchenstrahls und/oder des Laserstrahls entspricht nahezu dem Vorschub des zweiten Teilchenstrahls und/oder des Laserstrahls entlang der Bewegungsrichtung des zweiten Teilchenstrahls und/oder des Laserstrahls, der benötigt wird zum Erzielen identischer oder im Wesentlichen identischer Dicken der abgetragenen Teilschichten und/oder der Schichten des Objekts, wenn dreidimensionale Bilddaten des Objekts erfasst werden.
Zusätzlich oder alternativ ist bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass das Verfahren einen Elektronenstrahlerzeuger als den ersten Teilchenstrahlerzeuger zum Erzeugen eines Elektronenstrahls, der Elektronen umfasst, und/oder einen Ionenstrahlerzeuger als den zweiten Teilchenstrahlerzeuger zum Erzeugen eines lonenstrahls, der Ionen umfasst, verwendet.
Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogrammprodukt, das einen Programmcode umfasst, der in einen Prozessor geladen werden kann oder in diesem geladen ist und der bei Ausführung eine Teilchenstrahlvorrichtung auf eine derartige Weise steuert, dass ein Verfahren, das mindestens einen der oben erwähnten oder weiter unten erwähnten Schritte oder eine Kombination von mindestens zwei der oben erwähnten oder weiter unten erwähnten Schritte umfasst, ausgeführt wird.
Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Teilchenstrahlvorrichtung zum Analysieren, Abbilden und/oder Bearbeiten eines Gebiets eines Objekts. Die erfindungsgemäße Teilchenstrahlvorrichtung umfasst mindestens einen ersten Strahlerzeuger zum Erzeugen eines ersten Teilchenstrahls, der erste geladene Teilchen umfasst. Die ersten geladenen Teilchen können beispielsweise Elektronen oder Ionen sein. Darüber hinaus weist die erfindungsgemäße Teilchenstrahlvorrichtung auch mindestens eine erste Objektivlinse zum Fokussieren des ersten Teilchenstrahls auf das Objekt und/oder auf die auf dem Objekt angeordnete Materialschicht auf. Darüber hinaus umfasst die erfindungsgemäße Teilchenstrahlvorrichtung mindestens eine Abtragvorrichtung zum Abtragen von Material von dem Objekt. Die Abtragvorrichtung kann beispielsweise mindestens ein zweiter Strahlerzeuger zum Erzeugen eines zweiten Teilchenstrahls, der zweite geladene Teilchen umfasst, sein. Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Teilchenstrahlvorrichtung mindestens eine zweite Objektivlinse zum Fokussieren des zweiten Teilchenstrahls auf das Objekt und/oder auf die auf dem Objekt angeordnete Materialschicht aufweisen. Die zweiten geladenen Teilchen können beispielsweise Elektronen oder Ionen sein. Zusätzlich oder alternativ umfasst die Teilchenstrahlvorrichtung eine Laservorrichtung als die Abtragvorrichtung, wobei die Laservorrichtung ausgelegt ist zum Erzeugen eines Laserstrahls.
Darüber hinaus weist die erfindungsgemäße Teilchenstrahlvorrichtung mindestens einen Detektor zum Detektieren von Wechselwirkungsteilchen und/oder Wechselwirkungsstrahlung auf, wobei die Wechselwirkungsteilchen und die Wechselwirkungsstrahlung erzeugt werden, wenn der erste Teilchenstrahl und/oder der zweite Teilchenstrahl auf das Objekt und/oder auf die auf dem Objekt angeordnete Materialschicht auftrifft bzw. auftreffen. Die Wechselwirkungsteilchen können sekundäre Teilchen und/oder rückgestreute Teilchen sein, insbesondere Sekundärelektronen und Rückstreuelektronen. Die Wechselwirkungsstrahlung kann Röntgenstrahlung und/oder Kathodolumineszenzlicht sein. Darüber hinaus umfasst die erfindungsgemäße Teilchenstrahlvorrichtung umfasst mindestens einen Prozessor, in den ein Computerprogrammprodukt wie oben erwähnt geladen ist.
Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Teilchenstrahlvorrichtung umfasst zusätzlich oder alternativ mindestens eines der Folgenden: (i) eine erste Gaseinlasseinheit zum Zuführen eines ersten Gases, (ii) eine zweite Gaseinlasseinheit zum Zuführen eines zweiten Gases und (iii) eine dritte Gaseinlasseinheit zum Zuführen eines dritten Gases. Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Teilchenstrahlvorrichtung ist die erste Gaseinlasseinheit mit der zweiten Gaseinlasseinheit identisch. Zusätzlich oder alternativ ist die erste Gaseinheit mit der dritten Gaseinlasseinheit identisch. Bei einer weiteren Ausführungsform ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die zweite Gaseinlasseinheit mit der dritten Gaseinlasseinheit identisch ist. Weiterhin ist es zusätzlich oder alternativ bei einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Teilchenstrahlvorrichtung vorgesehen, dass das erste Gas mit dem zweiten Gas identisch ist. Darüber hinaus kann das erste Gas zusätzlich oder alternativ mit dem dritten Gas identisch sein. Weiterhin kann das zweite Gas zusätzlich oder alternativ mit dem dritten Gas identisch sein.
Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Teilchenstrahlvorrichtung umfasst zusätzlich oder alternativ, dass der erste Teilchenstrahlerzeuger ein Elektronstrahlerzeuger zum Erzeugen eines Elektronenstrahls ist, der Elektronen umfasst. Zusätzlich oder alternativ kann der zweite Teilchenstrahlerzeuger ein lonenstrahlerzeuger zum Erzeugen eines lonenstrahls, der Ionen umfasst, sein.
Hier beschriebene Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden Text unter Bezugnahme auf die Figuren ausführlicher erläutert, in denen Folgendes gilt:

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Emissionsstroms eines Teilchenstrahlerzeugers als eine Funktion der Zeit (Stand der Technik);
2 zeigt eine schematische Darstellung eines spezifischen Emissionsstroms eines Teilchenstrahlerzeugers als eine Funktion der Zeit und als eine Funktion von einem Suppressor (Stand der Technik);
3 zeigt eine schematische Darstellung eines Zyklus eines lonenstrahlerzeugers als eine Funktion der Zeit sowie eine Dicke von Schichten eines Objekts als eine Funktion der Zeit, wobei die Schichten unter Verwendung eines lonenstrahls abgetragen werden (Stand der Technik);
4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Teilchenstrahlvorrichtung;
5 zeigt eine Elektronenstrahlvorrichtung der Teilchenstrahlvorrichtung von 4;
5A zeigt ein Ausführungsbeispiel einer weiteren Teilchenstrahlvorrichtung;
6 zeigt eine schematische Veranschaulichung eines Ausführungsbeispiels eines beweglichen Tischs für ein in der Teilchenstrahlvorrichtung angeordnetes Objekt;
7 zeigt eine weitere schematische Darstellung des Tischs gemäß 6;
8 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Analysieren, Abbilden und/oder Bearbeiten eines Objekts unter Verwendung der Teilchenstrahlvorrichtung von 4 oder 5A;
9 zeigt weitere Schritte des Verfahrens von 8;
10 zeigt einen weiteren Schritt des Verfahrens von 8;
11 zeigt eine schematische Darstellung eines Objekts, das eine Materialschicht umfasst;
12 zeigt eine weitere schematische Darstellung eines Objekts, das eine Materialschicht umfasst; und
13 zeigt eine schematische Darstellung eines Zyklus eines lonenstrahlerzeugers als eine Funktion der Zeit sowie eine Dicke von Schichten eines Objekts als eine Funktion der Zeit gemäß der Erfindung, wobei die Schichten unter Verwendung eines lonenstrahls abgetragen werden.

Die Erfindung wird nun unter Verwendung einer Teilchenstrahlvorrichtung 200 in der Form einer Kombinationsvorrichtung als ein Beispiel ausführlicher erläutert. Die Kombinationsvorrichtung 200 kann eine erste Teilchenstrahlsäule in der Form einer Elektronenstrahlvorrichtung 100 und eine zweite Teilchenstrahlsäule in der Form einer lonenstrahlvorrichtung 300 umfassen. Die Elektronenstrahlvorrichtung 100 ist ein REM. Es wird ausdrücklich auf die Tatsache Bezug genommen, dass die erste Teilchenstrahlsäule auch eine lonenstrahlsäule sein kann.
4 zeigt die Teilchenstrahlvorrichtung 200. Die Elektronenstrahlvorrichtung 100 ist an einer Objektkammer 201 angeordnet. Die Objektkammer 201 steht unter Vakuum. Zum Zwecke des Erzeugens des Vakuums ist ein (nicht gezeigtes) Vakuumsystem, das eine Pumpe umfasst, an der Objektkammer 201 angeordnet. In dem in 4 veranschaulichten Ausführungsbeispiel wird die Objektkammer 201 in einem ersten Druckbereich oder in einem zweiten Druckbereich betrieben. Der erste Druckbereich umfasst nur Drücke kleiner oder gleich 10^-3 hPa und der zweite Druckbereich umfasst nur Drücke größer 10^-3 hPa. Um diese Druckbereiche zu gewährleisten, ist die Objektkammer 201 vakuumgedichtet.
5 zeigt eine schematische Veranschaulichung der Elektronenstrahlvorrichtung 100. Die Elektronenstrahlvorrichtung 100 umfasst einen ersten Strahlerzeuger in der Form einer Elektronenquelle 101, die als eine Kathode ausgeführt ist. Ferner ist die Elektronenstrahlvorrichtung 100 mit einer Extraktionselektrode 102 und mit einer Anode 103, welche an einem Ende eines Strahlführungsrohrs 104 der Elektronenstrahlvorrichtung 100 angeordnet ist, versehen. Beispielsweise ist die Elektronenquelle 101 als ein thermischer Feldemitter ausgeführt. Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine derartige Elektronenquelle 101 beschränkt. Vielmehr kann eine beliebige Elektronenquelle verwendet werden.
Die Elektronen, die aus der Elektronenquelle 101 austreten, bilden einen ersten Teilchenstrahl in der Form eines Elektronenstrahls. Die Elektronen werden aufgrund einer Potenzialdifferenz zwischen der Elektronenquelle 101 und der Anode 103 auf das Anodenpotenzial beschleunigt. In dem hier abgebildeten Ausführungsbeispiel ist das Anodenpotenzial 1 kV bis 20 kV, z. B. 5 kV bis 15 kV, insbesondere 8 kV, mit Bezug auf ein Massepotenzial eines Gehäuses der Objektkammer 201. Allerdings könnte es alternativ auf Massepotenzial liegen.
Zwei Kondensorlinsen, nämlich eine erste Kondensorlinse 105 und eine zweite Kondensorlinse 106, sind an dem Strahlführungsrohr 104 angeordnet. In 5, ist beginnend von der Elektronenquelle 101, gesehen in der Richtung von einer ersten Objektivlinse 107, die erste Kondensorlinse 105 zuerst angeordnet, gefolgt von der zweiten Kondensorlinse 106. Es wird explizit auf die Tatsache Bezug genommen, dass weitere Ausführungsbeispiele der Elektronenstrahlvorrichtung 100 möglicherweise nur eine einzige Kondensorlinse aufweisen. Eine erste Blendeneinheit 108 ist zwischen der Anode 103 und der ersten Kondensorlinse 105 angeordnet. Zusammen mit der Anode 103 und dem Strahlführungsrohr 104 liegt die erste Blendeneinheit 108 auf einem Hochspannungspotenzial, nämlich dem Potential der Anode 103 oder ist mit Masse verbunden. Die erste Blendeneinheit 108 weist zahlreiche erste Blendenöffnungen 108A auf, von denen eine in 5 abgebildet ist. Beispielsweise können zwei erste Blendenöffnungen 108A vorhanden sein. Jede der zahlreichen ersten Blendenöffnungen 108A weist einen anderen Blendenöffnungsdurchmesser auf. Mittels eines Einstellmechanismus ist es möglich, eine gewünschte erste Blendeöffnung 108A auf einer ersten optischen Achse OA1 der Elektronenstrahlvorrichtung 100 zu platzieren. Beispielsweise kann die erste Blendeneinheit 108 unter Verwendung des Einstellmechanismus in einer x-Richtung (nämlich einer ersten Blendeneinheit-Achse), in einer y-Richtung (nämlich einer zweiten Blendeneinheit-Achse) und in einer z-Richtung (nämlich einer dritten Blendeneinheit-Achse) bewegt werden, die zueinander senkrecht sind. Der Einstellmechanismus kann eine Antriebseinheit, insbesondere ein Motor, beispielsweise ein Schrittmotor oder ein Piezomotor sein. Es wird explizit erwähnt, dass die Antriebseinheit nicht auf die vorerwähnten Ausführungsformen beschränkt ist. Die Antriebseinheit kann vielmehr jegliche Antriebseinheit sein, die für die Erfindung geeignet ist.
Es wird explizit auf die Tatsache Bezug genommen, dass die erste Blendeneinheit 108 in weiteren Ausführungsbeispielen möglicherweise mit nur einer einzigen Blendenöffnung 108A versehen ist. In diesem Ausführungsbeispiel kann ein Einstellmechanismus entfallen. Die erste Blendeneinheit 108 ist dann dafür ausgelegt, stationär zu sein.
Eine stationäre zweite Blendeneinheit 109 ist zwischen der ersten Kondensorlinse 105 und der zweiten Kondensorlinse 106 angeordnet. Als eine Alternative dazu kann vorgesehen werden, dass die zweite Blendeneinheit 109 beweglich ist.
Die erste Objektivlinse 107 weist Polstücke 110 auf, in denen eine Bohrung ausgebildet ist. Das Strahlführungsrohr 104 ist durch diese Bohrung geführt. Eine Spule 111 ist in den Polstücken 110 angeordnet.
Eine elektrostatische Abbremsvorrichtung ist in einer unteren Region des Strahlführungsrohrs 104 angeordnet. Sie weist eine Einzelelektrode 112 und eine Rohrelektrode 113 auf. Die Rohrelektrode 113 ist an einem Ende des Strahlführungsrohrs 104 angeordnet, das einem Objekt 114 zugewandt ist, das auf einem Tisch 122 angeordnet ist (siehe 4). Die Rohrelektrode 113 liegt zusammen mit dem Strahlführungsrohr 104 auf dem Potenzial der Anode 103, während die Einzelelektrode 112 und das Objekt 114 bezüglich dem Potenzial der Anode 103 auf einem niedrigeren Potenzial liegen. In dem vorliegenden Fall ist dieses das Massepotenzial des Gehäuses der Objektkammer 201. Auf diese Weise können die Elektronen des Elektronenstrahls auf eine gewünschte Energie abgebremst werden, die zum Untersuchen des Objekts 114 erforderlich ist.
Die Elektronenstrahlvorrichtung 100 umfasst ferner eine Scanvorrichtung 115, mittels derer der Elektronenstrahl abgelenkt und über das Objekt 114 gescannt werden kann. Dabei wechselwirken die Elektronen des Elektronenstrahls mit dem Objekt 114. Als Ergebnis der Wechselwirkung werden Wechselwirkungsteilchen erzeugt, die detektiert werden. Insbesondere werden Elektronen von der Oberfläche des Objekts 114 emittiert - die sogenannten Sekundärelektronen - oder Elektronen des Elektronenstrahls werden als Wechselwirkungsteilchen - die sogenannten Rückstreuelektronen - rückgestreut.
Das Objekt 114 und die Einzelelektrode 112 können auch auf unterschiedlichen Potenzialen und von Masse verschiedenen Potenzialen liegen. Dadurch ist es möglich, den Ort der Abbremsung des Elektronenstrahls relativ zum Objekt 114 einzustellen. Beispielsweise werden Abbildungsfehler kleiner, wenn die Abbremsung sehr nah an dem Objekt 114 ausgeführt wird.
Eine Detektoranordnung, umfassend einen ersten Detektor 116 und einen zweiten Detektor 117, ist in dem Strahlführungsrohr 104 zum Detektieren der Sekundärelektronen und/oder der Rückstreuelektronen angeordnet, wobei der erste Detektor 116 auf der Quellenseite entlang der ersten optischen Achse OA1 angeordnet ist, während der zweite Detektor 117 auf der Objektseite entlang der ersten optischen Achse OA1 im Strahlführungsrohr 104 angeordnet ist. Der erste Detektor 116 und der zweite Detektor 117 sind in der Richtung der ersten optischen Achse OA1 der Elektronenstrahlvorrichtung 100 zueinander versetzt angeordnet. Der erste Detektor 116 und der zweite Detektor 117 weisen jeweils eine Durchgangsöffnung auf, durch welche der Elektronenstrahl hindurchtreten kann. Der erste Detektor 116 und der zweite Detektor 117 sind ungefähr auf dem Potenzial der Anode 103 und des Strahlführungsrohrs 104. Die erste optische Achse OA1 der Elektronenstrahlvorrichtung 100 führt durch die entsprechenden Durchgangsöffnungen.
Der zweite Detektor 117 dient grundsätzlich zum Detektieren von Sekundärelektronen, Beim Austreten aus dem Objekt 114 weisen die Sekundärelektronen anfangs eine geringe kinetische Energie und willkürliche Bewegungsrichtungen auf. Mittels des starkes Extraktionsfelds, das von der Rohrelektrode 113 ausgeht, werden die Sekundärelektronen in der Richtung der ersten Objektlinse 107 beschleunigt. Die Sekundärelektronen treten ungefähr parallel in die erste Objektivlinse 107 ein. Der Strahldurchmesser des Strahls der Sekundärelektronen bleibt auch in der ersten Objektivlinse 107 klein. Die erste Objektivlinse 107 hat dann einen starken Effekt auf die Sekundärelektronen und erzeugt einen vergleichsweise kurzen Fokus der Sekundärelektronen mit ausreichend steilen Winkeln hinsichtlich der ersten optischen Achse OA1, so dass die Sekundärelektronen hinter dem Fokus weit voneinander weg divergieren und auf das aktive Gebiet des zweiten Detektors 117 einfallen. Im Gegensatz dazu wird nur ein kleiner Anteil der Elektronen, die von dem Objekt 114 zurückgestreut werden - das soll heißen, Rückstreuelektronen, die im Vergleich mit den Sekundärelektronen, die aus dem Objekt 114 austreten, relativ hohe kinetische Energie aufweisen -, durch den zweiten Detektor 117 detektiert. Die hohe kinetische Energie und die Winkel der Rückstreuelektronen in Bezug auf die erste optische Achse OA1 beim Austreten aus dem Objekt 114 zeigen den Effekt, dass eine Strahltaille, soll heißen eine Strahlregion, die einen minimalen Durchmesser aufweist, der Rückstreuelektronen in der Nähe des zweiten Detektors 117 liegt. Ein großer Teil der Rückstreuelektronen tritt durch die Durchgangsöffnung des zweiten Detektors 117 hindurch. Daher dient der erste Detektor 116 im Wesentlichen zum Detektieren der Rückstreuelektronen.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Elektronenstrahlvorrichtung 100 kann der erste Detektor 116 zusätzlich mit einem Gegenfeldgitter 116A umgesetzt sein. Das Gegenfeldgitter 116A ist an der Seite des ersten Detektors 116, die dem Objekt 114 zugewandt ist, angeordnet. In Bezug auf das Potenzial des Strahlführungsrohrs 104 weist das Gegenfeldgitter 116A ein negatives Potenzial auf, so dass nur Rückstreuelektronen mit hoher Energie durch das Gegenfeldgitter 116A zum ersten Detektor 116 hindurchtreten. Zusätzlich oder alternativ weist der zweite Detektor 117 ein weiteres Gegenfeldgitter auf, dessen Design und Funktion zu denen des vorerwähnten Gegenfeldgitters 116A des ersten Detektors 116 analog sind.
Die Detektionssignale, die vom ersten Detektor 116 und dem zweiten Detektor 117 erzeugt werden, werden dafür verwendet, ein Bild oder Bilder der Oberfläche des Objekts 114 zu erzeugen.
Es wird explizit auf die Tatsache Bezug genommen, dass in den Figuren aus Gründen der Übersichtlichkeit die Blendenöffnungen der ersten Blendeneinheit 108 und der zweiten Blendeneinheit 109 sowie die Durchgangsöffnungen des ersten Detektors 116 und des zweiten Detektors 117 überproportional groß erscheinen. Die Durchgangsöffnungen des ersten Detektors 116 und des zweiten Detektors 117 weisen senkrecht zur ersten optischen Achse OA1 ein Maß im Bereich von 0,5 mm bis 5 mm auf. Sie sind beispielsweise von kreisförmigem Design und weisen einen Durchmesser im Bereich von 1 mm bis 3 mm senkrecht zur ersten optischen Achse OA1 auf.
Die zweite Blendeneinheit 109 ist in dem hier abgebildeten Ausführungsbeispiel als eine Lochblende ausgebildet und mit einer zweiten Blendenöffnung 118 für den Durchgang des Elektronenstrahls versehen, die eine Ausdehnung im Bereich von 5 µm bis 500 µm, z. B. 35 µm, aufweist. Als eine Alternative dazu sind in einer weiteren Ausführungsform für die zweite Blendeneinheit 109 Vorkehrungen getroffen, dass diese mit mehreren Blendenöffnungen versehen ist, die in Bezug auf den Elektronenstrahl mechanisch verschoben werden können oder die unter Verwendung von elektrischen oder magnetischen Ablenkelementen durch den Primärelektronenstrahl erreicht werden können. Die zweite Blendeneinheit 109 ist als eine Druckstufeneinheit ausgeführt. Sie trennt einen ersten Bereich, in dem die Elektronenquelle 101 angeordnet ist und in dem ein Ultrahochvakuum (10^-1 hPa bis 10^-12 hPa) vorherrscht, von einem zweiten Bereich, der ein Hochvakuum (10^-3 hPA bis 10^-7 hPa) aufweist. Der zweite Bereich ist der Zwischendruckbereich des Strahlführungsrohrs 104, der zur Objektkammer 201 führt.
Der Tisch 122 ist, wie in 4 gezeigt ist, dafür ausgeführt, in drei senkrecht zueinander angeordneten Richtungen beweglich zu sein, nämlich in einer x-Richtung (erste Tischachse), in einer y-Richtung (zweite Tischachse) und in einer z-Richtung (dritte Tischachse). Darüber hinaus kann der Tisch 122 um zwei Drehachsen herum gedreht werden, die senkrecht zueinander angeordnet sind, nämlich eine erste Tischdrehachse und eine zweite Tischdrehachse
Die Elektronenstrahlvorrichtung 100 umfasst ferner einen dritten Detektor 121, der in der Objektkammer 201 angeordnet ist. Genauer gesagt, ist der dritte Detektor 121 dem Tisch 122, wie von der Elektronenquelle 101 entlang der ersten optischen Achse OA1 gesehen, nachgelagert angeordnet. Der Tisch 122 kann auf eine solche Weise gedreht werden, dass der Elektronenstrahl durch das Objekt 114 durchgestrahlt werden kann. Wenn der Elektronenstrahl durch das zu untersuchende Objekt 114 hindurchtritt, wechselwirken die Elektronen des Elektronenstrahls mit dem Material des zu untersuchenden Objekts 114. Die Elektronen, die durch das zu untersuchende Objekt 114 hindurchtreten, werden unter Verwendung des dritten Detektors 121 detektiert.
Ein Strahlungsdetektor 500 ist in der Objektkammer 201 angeordnet, wobei der Strahlungsdetektor 500 zum Detektieren von Wechselwirkungsstrahlung verwendet wird, beispielsweise von Röntgen-Strahlung und/oder von Kathodolumineszenzlicht. Die Elektronenstrahlvorrichtung 100 umfasst ferner einen Kammerdetektor 134, der in der Objektkammer 201 angeordnet ist. Der Kammerdetektor 134 detektiert insbesondere Wechselwirkungsteilchen, beispielsweise Sekundärelektronen und/oder Rückstreuelektronen.
Der Kammerdetektor 134, der erste Detektor 116, der zweite Detektor 117 und der dritte Detektor 121 sind mit einer Vorrichtungssteuereinheit 123 verbunden, die einen Monitor 124 und eine Datenbank 129 aufweist. Der Strahlungsdetektor 500 ist auch mit der Vorrichtungssteuereinheit 123 verbunden. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist diese Verbindung nicht dargestellt. Die Vorrichtungssteuereinheit 123 verarbeitet Detektionssignale, die durch den ersten Detektor 116, den zweiten Detektor 117, den dritten Detektor 121, den Kammerdetektor 134 und/oder den Strahlungsdetektor 500 erzeugt werden, und zeigt die Detektionssignale in der Form von Bildern auf dem Monitor 124 an.
Die Elektronenstrahlvorrichtung 100 umfasst auch eine erste Ablenkvorrichtung 131, eine zweite Ablenkvorrichtung 132 und eine dritte Ablenkvorrichtung 135 auf. Die erste Ablenkvorrichtung 131, die zweite Ablenkvorrichtung 132 und die dritte Ablenkvorrichtung 135 sind mit einer Ablenkvorrichtungssteuereinheit 133 verbunden, die Ströme und/oder Spannungen an die erste Ablenkvorrichtung 131, die zweite Ablenkvorrichtung 132 und die dritte Ablenkvorrichtung 135 liefern.
Eine Gaseinlasseinheit 127 ist an der Objektkammer 201 angeordnet und kann eine Gasnadel 127A umfassen. Bei einer weiteren Ausführungsform kann die Gaseinlasseinheit 127 eine Baugruppe von einigen Gasnadeln oder eine andere beliebige Gaseinlassvorrichtung einer Gaseinlasseinheit, die dem Objekt 114 Gas zuführt, umfassen. Die Gaseinlasseinheit 127 kann beispielsweise zu einer spezifischen Einlassposition in Bezug auf das Objekt 114 in der Objektkammer 201 oder von dieser weg bewegt werden.
Die Elektronenstrahlvorrichtung 100 umfasst ferner eine Hochspannungssteuereinheit 137 zum Einstellen der Beschleunigungsspannung der Elektronen des Elektronenstrahls. Darüber hinaus umfasst die Elektronenstrahlvorrichtung 100 eine Stromsteuereinheit 136 zum Einstellen eines Stroms der ersten Objektivlinse 107.
Wie oben erwähnt wurde, ist die Teilchenstrahlvorrichtung 200 mit der lonenstrahlvorrichtung 300 versehen, die gleichermaßen an der Objektkammer 201 angeordnet ist. Die Elektronenstrahlvorrichtung 100 ist in Bezug auf die Objektkammer 201 vertikal angeordnet. Im Gegensatz dazu ist die lonenstrahlvorrichtung 300 um einen Winkel von ungefähr 50° relativ zur Elektronenstrahlvorrichtung 100 angewinkelt.
Die lonenstrahlvorrichtung 300 weist einen zweiten Strahlerzeuger in der Form eines lonenstrahlerzeugers 301 auf, der eine lonenquelle 301A, eine lonensuppressorelektrode 301B und eine lonenextraktionselektrode 301C umfasst. Ionen werden durch den lonenstrahlerzeuger 301 erzeugt und bilden einen zweiten Teilchenstrahl in der Form eines lonenstrahls. Die Ionen werden mittels der lonenextraktionselektrode 301C beschleunigt, die auf einem vorbestimmbaren Potenzial liegt. Der zweite Teilchenstrahl durchläuft dann eine Ionenoptik der lonenstrahlvorrichtung 300, wobei die Ionenoptik eine Kondensorlinse 303 und eine zweite Objektivlinse 304 umfasst. Die zweite Objektivlinse 304 erzeugt letztlich eine Ionensonde, die auf das auf dem Tisch 122 angeordnete Objekt 114 fokussiert ist. Die lonenstrahlvorrichtung 300 umfasst eine zweite optische Achse OA2.
Die lonenstrahlvorrichtung 300 umfasst ferner eine lonenquellenversorgungseinheit 302 zum Zuliefern von Spannungen und/oder Strömen an den lonenstrahlerzeuger 301.
Eine einstell- oder auswählbare Blendeneinheit 306, eine erste Elektrodenanordnung 307 und eine zweite Elektrodenanordnung 308 sind über der zweiten Objektivlinse 304 angeordnet (d. h. in der Richtung des lonenstrahlerzeugers 301), wobei die erste Elektrodenanordnung 307 und die zweite Elektrodenanordnung 308 als Scanelektroden ausgeführt sind. Der zweite Teilchenstrahl wird mittels der ersten Elektrodenanordnung 307 und der zweiten Elektrodenanordnung 308 über die Oberfläche des Objekts 114 gescannt, wobei die erste Elektrodenanordnung 307 in einer ersten Richtung wirkt und die zweite Elektrodenanordnung 308 in einer zweiten Richtung wirkt, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist. Auf diese Weise wird Scannen in z. B. einer x-Richtung ausgeführt. Scannen in einer dazu senkrechten y-Richtung wird durch weitere (hier nicht abgebildete) Elektroden, die um 90° verdreht sind, an der ersten Elektrodenanordnung 307 und der zweiten Elektrodenanordnung 308 bewirkt.
Die in 4 zwischen den individuellen Einheiten der Teilchenstrahlvorrichtung 200 abgebildeten Distanzen erscheinen überproportional groß, um die individuellen Einheiten der Teilchenstrahlvorrichtung 200 besser zu veranschaulichen.
Weiterhin umfasst die Teilchenstrahlvorrichtung 200 einen Prozessor 128, in den ein Programmcode geladen ist zum Steuern der Teilchenstrahlvorrichtung 200 auf eine derartige Weise, dass ein erfindungsgemäßes Verfahren ausgeführt wird.
5A zeigt eine weitere Ausführungsform der Kombinationsvorrichtung 200. Die in 5A gezeigte Ausführungsform beruht auf der Ausführungsform von 4. Dieselben Bezugszeichen beziehen sich auf identische Einheiten. Daher beziehen wir uns auf das oben Erwähnte hinsichtlich der Details der Ausführungsform von 4, was ebenso auf die Ausführungsform von 5A zutrifft. Statt eine zweite Teilchensäule aufzuweisen, umfasst die Ausführungsform von 5A allerdings eine Laservorrichtung 700, die einen Laserstrahl erzeugt. Die Laservorrichtung 700 kann zusammen mit dem Primärelektronenstrahl einen Zusammenfallspunkt auf dem Objekt 114 aufweisen oder auch nicht. Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Laservorrichtung 700 zusätzlich zu der lonenstrahlvorrichtung an der Objektkammer 201 angeordnet. Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Laservorrichtung 700 in einer separaten Kammer der Kombinationsvorrichtung 200 angeordnet. Hier wird das Objekt 114 auf eine solche Weise unter Verwendung des Tischs 122 automatisch oder manuell von der Objektkammer 201 zu der separaten Kammer bewegt, dass Laserlicht der Laservorrichtung 700 zum Objekt 114 geführt wird.
Der Tisch 122 der oben beschrieben Teilchenstrahlvorrichtung 200 wird nun ausführlicher erörtert. Der Tisch 122 ist als ein beweglicher Objekttisch ausgeführt, der in 6 und 7 schematisch veranschaulicht ist. Es wird auf die Tatsache Bezug genommen, dass die Erfindung nicht auf den hier abgebildeten Tisch 122 beschränkt ist. Vielmehr kann die Erfindung jeglichen beweglichen Tisch aufweisen, der für die Erfindung geeignet ist.
Auf dem Tisch 122 ist das Objekt 114 angeordnet. Der Tisch 122 weist Bewegungselemente auf, die eine Bewegung des Tischs 122 auf solche Weise gewährleisten, dass eine interessierende Region auf dem Objekt 114 mittels eines Teilchenstrahls untersucht werden kann. Die Bewegungselemente sind in 6 und 7 schematisch veranschaulicht und werden im Folgenden erläutert.
Der Tisch 122 weist ein erstes Bewegungselement 600 an einem Gehäuse 601 der Objektkammer 201 auf, in welcher der Tisch 122 angeordnet ist. Das erste Bewegungselement 600 ermöglicht eine Bewegung des Tischs 122 entlang der z-Achse (dritte Tischachse). Ferner sind Vorkehrungen für ein zweites Bewegungselement 602 getroffen. Das zweite Bewegungselement 602 ermöglicht eine Drehung des Tischs 122 um eine erste Tischdrehachse 603, die auch als eine Kippachse bezeichnet wird. Dieses zweite Bewegungselement 602 dient zum Kippen des Objekts 114, das auf dem Tisch 122 angeordnet ist, um die erste Tischdrehachse 603 herum.
An dem zweiten Bewegungselement 602 ist wiederum ein drittes Bewegungselement 604 angeordnet, das als eine Führung für einen Wagen ausgeführt ist und das gewährleistet, dass der Tisch 122 in der x-Richtung (erste Tischachse) beweglich ist. Der vorerwähnte Wagen ist ein weiteres Bewegungselement, nämlich ein viertes Bewegungselement 605. Das vierte Bewegungselement 605 ist derart ausgeführt, dass der Tisch 122 in der y-Richtung (zweite Tischachse) beweglich ist. Hierfür weist das vierte Bewegungselement 605 eine Führung auf, in welcher ein weiterer Wagen geführt wird.
Der Wagen ist wiederum mit einem fünften Bewegungselement 606 ausgeführt, das eine Drehung des Objekts 114 um eine zweite Tischdrehachse 607 herum ermöglicht. Die zweite Tischdrehachse 607 ist senkrecht zu der ersten Tischdrehachse 603 orientiert.
Aufgrund der oben beschriebenen Anordnung weist der Tisch 122 des hier erörterten Ausführungsbeispiels die folgende kinematische Kette auf: erstes Bewegungselement 600 (Bewegung entlang der z-Achse) - zweites Bewegungselement 602 (Drehung um die erste Tischdrehachse 603 herum) - drittes Bewegungselement 604 (Bewegung entlang der x-Achse) - viertes Bewegungselement 605 (Bewegung entlang der y-Achse) - fünftes Bewegungselement 606 (Drehung um die zweite Tischdrehachse 607 herum).
In einem weiteren (hier nicht dargestellten) Ausführungsbeispiel sind Vorkehrungen dafür getroffen, dass weitere Bewegungselemente an dem Tisch 122 angeordnet werden können, so dass Bewegungen entlang weiterer Translationsachsen und/oder um weitere Drehachsen herum ermöglicht werden.
Jedes der vorerwähnten Bewegungselemente ist mit einem Schrittmotor verbunden. Folglich ist das erste Bewegungselement 600 mit einem ersten Schrittmotor M1 verbunden und Ersterer wird von einer Antriebskraft angetrieben, die durch den ersten Schrittmotor M1 geliefert wird. Das zweite Bewegungselement 602 ist mit einem zweiten Schrittmotor M2 verbunden, der das zweite Bewegungselement 602 antreibt. Das dritte Bewegungselement 604 wiederum ist mit einem dritten Schrittmotor M3 verbunden. Der dritte Schrittmotor M3 erzeugt eine Antriebskraft zum Antreiben des dritten Bewegungselements 604. Das vierte Bewegungselement 605 ist mit einem vierten Schrittmotor M4 verbunden, wobei der vierte Schrittmotor M4 das vierte Bewegungselement 605 antreibt. Ferner ist das fünfte Bewegungselement 606 mit einem fünften Schrittmotor M5 verbunden. Der fünfte Schrittmotor M5 erzeugt eine Antriebskraft, die das fünfte Bewegungselement 606 antreibt. Die vorerwähnten Schrittmotoren M1 bis M5 werden durch eine Steuereinheit 608 (siehe 7) gesteuert.
Der Tisch 122 kann auch mindestens eine Piezoeinheit und/oder eine Gleichstromeinheit, um Bewegung der vorerwähnten Bewegungselemente bereitzustellen, umfassen.
8 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Das Verfahren wird unter Verwendung der Teilchenstrahlvorrichtung 200 ausgeführt.
Eine Materialschicht 140 wird im Verfahrensschritt S1 auf einem Gebiet des Objekts 114 angeordnet. Die Materialschicht 140 und das Objekt 114 sind in 11 gezeigt. Die Materialschicht 140 kann nur einen Teil des Objekts 114 abdecken, nämlich das wie in 11 gezeigte oben erwähnte Gebiet. Weiterhin kann die Materialschicht 140 ganze Oberflächen des Objekts 114 abdecken, wie in 12 gezeigt ist.
Zum Anordnen der Materialschicht 140 auf dem Gebiet des Objekts 114 wird mindestens ein Gas unter Verwendung der Gaseinlasseinheit 127 zu dem Gebiet des Objekts 114 geführt und unter Verwenden von elektronenstrahlinduzierter Abscheidung und/oder von ionenstrahlinduzierter Abscheidung die Materialschicht 140 auf dem Gebiet des Objekts 114 angeordnet. Das Material kann als eine gasförmige Vorsubstanz, bekannt als ein Precursor, vorliegen und kann unter Verwendung der Gaseinlasseinheit 127 dem Gebiet des Objekts 114 zugeleitet werden. Die Materialschicht 140 kann beispielsweise unter Verwendung mindestens eines der folgenden Materialien bereitgestellt werden: Platin, Kohlenstoff, Wolfram, Kupfer, ein Isolator und/oder Wasser. Die Materialschicht 140 kann eine Dicke von beispielsweise zwischen 10 nm und 1000 nm oder zwischen 100 nm und 250 nm aufweisen, wobei die Grenzen in dem oben erwähnten Bereich eingeschlossen sind.
Die Materialschicht 140 kann mehrere Schichten umfassen, wobei die Schichten aus unterschiedlichen Materialien zusammengesetzt sein können. Beispielsweise kann eine erste Schicht der Materialschicht 140 aus Kupfer hergestellt sein, eine zweite Schicht der Materialschicht 140 kann aus Platin hergestellt sein.
Das Objekt 114 ist aus einem anderen Material als dem Material, das zum Ausbilden der Materialschicht 140 verwendet wird, hergestellt. Dies macht es, wie oben erwähnt, einfach, festzustellen, ob die Materialschicht 140 vollständig abgetragen wurde, so dass die Erfassung der dreidimensionalen Bilddaten des Objekts 114 gestartet werden kann.
Mindestens ein Bild der Materialschicht 140 wird im Verfahrensschritt S2 unter Verwendung des ersten Teilchenstrahls in der Form des Elektronenstrahls erzeugt. Das Bild wird erzeugt, nachdem die Materialschicht 140 auf dem Gebiet des Objekts 114 angeordnet wurde. Wenn der Elektronenstrahl unter Verwendung der ersten Objektivlinse 107 auf die Materialschicht 140 fokussiert wird und wenn der Elektronenstrahl auf die Materialschicht 140 auftrifft, werden/wird Wechselwirkungsteilchen und/oder Wechselwirkungsstrahlung erzeugt. Die Wechselwirkungsteilchen können beispielsweise Sekundärelektronen oder Rückstreuelektronen sein. Die Wechselwirkungsstrahlung kann beispielsweise Röntgenstrahlung oder Kathodolumineszenzlicht sein. Die Wechselwirkungsteilchen und/oder die Wechselwirkungsstrahlung wird/werden unter Verwendung mindestens eines der folgenden Detektoren detektiert: der Kammerdetektor 134, der erste Detektor 116, der zweite Detektor 117, der dritte Detektor 121 und der Strahlungsdetektor 500.
Im Verfahrensschritt S3 werden, während und/oder nach Erzeugen des Bilds der Materialschicht 140 Teilschichten der Materialschicht 140 unter Verwendung des zweiten Teilchenstrahls in der Form des lonenstrahls und/oder des Laserstrahls abgetragen. Der lonenstrahl und/oder der Laserstrahl wird/werden in einer Bewegungsrichtung MD relativ in Bezug auf die Teilschichten bewegt (siehe 11). Die Teilschichten sind entlang der Bewegungsrichtung MD angeordnet. Darüber hinaus können die Teilschichten entlang der Bewegungsrichtung MD übereinander angeordnet sein. Insbesondere ist eine erste Oberfläche einer ersten Teilschicht parallel oder im Wesentlichen parallel zu einer zweiten Oberfläche einer zweiten Teilschicht angeordnet, wobei die im Wesentlichen parallele Anordnung der Teilschichten Abweichungen von weniger als 1° von der Parallelanordnung der Teilschichten umfasst. Die Dicke von jeder Teilschicht ist im Vergleich mit der Dicke der Materialschicht 140, wenn sie auf dem Gebiet des Objekts 114 angeordnet ist, eher gering. Jede Teilschicht, die später abgetragen wird, kann eine Dicke von weniger als 2 nm, insbesondere weniger als 1 nm oder weniger als 0,5 nm aufweisen
Allerdings ist die Erfindung nicht auf die oben erwähnten Bereiche der Dicke der Materialschicht 140 oder jeder Teilschicht beschränkt. Vielmehr kann jegliche Dicke der Materialschicht 140 oder jeder Teilschicht, die zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist, gewählt werden.
Zum Abtragen der Teilschichten wird/werden der lonenstrahl und/oder der Laserstrahl auf eine jeweilige Teilschicht fokussiert und tragen die jeweilige Teilschicht ab. Mindestens ein Gas kann zum Abtragen der jeweiligen Teilschicht in Wechselwirkung mit dem lonenstrahl verwendet werden. Das Gas kann durch die Gaseinlasseinheit 127 bereitgestellt werden.
Der lonenstrahl kann unter Verwendung der zweiten Objektivlinse 304, der ersten Elektrodenanordnung 307 und/oder der zweiten Elektrodenanordnung 308 entlang der Bewegungsrichtung MD bewegt werden. Zusätzlich oder alternativ kann der Laserstrahl unter Verwendung einer Führungseinheit, die beispielsweise mindestens einen Spiegel umfasst, entlang der Bewegungsrichtung MD bewegt werden. Zusätzlich oder alternativ kann das Objekt 114 in Bezug auf die Bewegungsrichtung MD unter Verwendung des Tischs 122, auf welchem das Objekt 114 angeordnet ist, bewegt werden.
Während die Teilschichten der Materialschicht abgetragen werden, wird die relative Bewegung des lonenstrahls und/oder des Laserstrahls im Verfahrensschritt S4 eingestellt. Die relative Bewegung des lonenstrahls und/oder des Laserstrahls wird auf solche Weise eingestellt, dass eine erste Dicke einer von der Materialschicht 140 abzutragenden ersten Teilschicht mit einer zweiten Dicke einer von der Materialschicht 140 abzutragenden zweiten Teilschicht identisch ist oder im Wesentlichen identisch ist, wobei eine Abweichung hinsichtlich der im Wesentlichen Identität der Dicke kleiner als 1 nm ist. Wiederum kann die relative Bewegung des lonenstrahls beispielsweise unter Verwendung der zweiten Objektivlinse 304, der ersten Elektrodenanordnung 307 und/oder der zweiten Elektrodenanordnung 308 eingestellt werden. Zusätzlich oder alternativ wird die relative Bewegung beispielsweise unter Verwendung des Tischs 122 eingestellt, auf welchem das Objekt 114 angeordnet ist.
Nachdem die Materialschicht 140 teilweise oder vollständig abgetragen wurde, wird im Verfahrensschritt S5 unter Verwendung des Elektronenstrahls eine Abbildung des Objekts 114 ausgeführt. Ein Bild des Objekts 114 wird durch Fokussieren des Elektronenstrahls auf das Gebiet des Objekts 114 unter Verwendung der ersten Objektivlinse 107 erzeugt. Wechselwirkungsteilchen und/oder zweite Wechselwirkungsstrahlung wird/werden erzeugt, wenn der Elektronenstrahl auf das Gebiet des Objekts 114 auftrifft. Die Wechselwirkungsteilchen können Sekundärelektronen und/oder Rückstreuelektronen sein. Die Wechselwirkungsstrahlung kann Röntgenstrahlung oder Kathodolumineszenzlicht sein. Die Wechselwirkungsteilchen und/oder die Wechselwirkungsstrahlung wird/werden unter Verwendung mindestens eines der folgenden Detektoren detektiert: der Kammerdetektor 134, der erste Detektor 116, der zweite Detektor 117, der dritte Detektor 121 und der Strahlungsdetektor 500.
Verfahrensschritt S5 kann Teil von Verfahrensschritt S6 sein. Im Verfahrensschritt S6 werden dreidimensionalen Bilddaten des Objekts 114 erfasst. Der Verfahrensschritt S6 wird ausführlicher unter Verwendung von 9 erläutert. 9 zeigt Unterschritte des Verfahrensschritts S6.
Im Unterschritt S6A wird ein Bild einer ersten Oberfläche des Gebiets des Objekts 114 unter Verwendung des Elektronenstrahls erzeugt. Wenn der Elektronenstrahl auf die erste Oberfläche auftrifft, entstehen bzw. entsteht Wechselwirkungsteilchen und/oder Wechselwirkungsstrahlung. Die Wechselwirkungsteilchen können Sekundärelektronen und/oder Rückstreuelektronen sein. Die Wechselwirkungsstrahlung kann Röntgenstrahlung oder Kathodolumineszenzlicht sein. Die Wechselwirkungsteilchen und/oder Wechselwirkungsstrahlung werden unter Verwendung mindestens eines der folgenden Detektoren detektiert: der Kammerdetektor 134, der erste Detektor 116, der zweite Detektor 117, der dritte Detektor 121 und der Strahlungsdetektor 500. Während der Detektion durch den jeweiligen Detektor erzeugte Detektionssignale werden zum Erzeugen eines Bilds der ersten Oberfläche verwendet. Somit werden Bilddaten hinsichtlich der ersten Oberfläche erhalten, die in Unterschritt S6B in einer Datenbank 129 gespeichert werden.
In Unterschritt S6C wird eine Objektschicht des Objekts 114 in dem Gebiet des Objekts 114 abgetragen, beispielsweise unter Verwendung des lonenstrahls und/oder des Laserstrahls, wie oben erwähnt wurde. Abtragen der Objektschicht kann während oder nach Erzeugen des Bilds der ersten Oberfläche des Gebiets des Objekts 114 auftreten. Eine weitere Oberfläche, nämlich eine zweite Oberfläche des Objekts 114, wird freigelegt. In Unterschritt S6D wird der Elektronenstrahl danach auf die freigelegte zweite Oberfläche gerichtet. Wenn der Elektronenstrahl auf die zweite Oberfläche auftrifft, entstehen bzw. entsteht Wechselwirkungsteilchen und/oder Wechselwirkungsstrahlung. Die Wechselwirkungsteilchen können Sekundärelektronen und/oder Rückstreuelektronen sein. Die Wechselwirkungsstrahlung kann Röntgenstrahlung oder Kathodolumineszenzlicht sein. Die Wechselwirkungsteilchen und/oder Wechselwirkungsstrahlung werden unter Verwendung mindestens eines der folgenden Detektoren detektiert: der Kammerdetektor 134, der erste Detektor 116, der zweite Detektor 117, der dritte Detektor 121 und der Strahlungsdetektor 500. Während der Detektion durch den jeweiligen Detektor erzeugte Detektionssignale werden zum Erzeugen eines Bilds der zweiten Oberfläche verwendet. Somit werden Bilddaten hinsichtlich der zweiten Oberfläche erhalten, die in Unterschritt S6E in der Datenbank 129 gespeichert werden.
Im Verfahrensschritt S6F wird entschieden, ob eine weitere Oberfläche des Objekts 114 freigelegt werden soll. Wenn dem so ist, werden die Unterschritte S6C bis S6E wiederholt, bis keine weitere Oberfläche mehr freigelegt werden soll. Wenn keine weitere Oberfläche des Objekts 114 freigelegt werden soll, werden in Unterschritt S6G dreidimensionale Bilddaten erzeugt und somit wird eine dreidimensionale Darstellung des Objekts 114 erhalten.
10 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die weitere Ausführungsform beruht auf der Ausführungsform von 8. Daher wird auf das oben Erwähnte Bezug genommen, was auch auf die weitere in 10 gezeigte Ausführungsform zutrifft. Die weitere Ausführungsform von 10 umfasst einen zusätzlichen Verfahrensschritt S0, der durchgeführt wird, bevor der Verfahrensschritt S1 ausgeführt wird. Im Verfahrensschritt S0 wird mindestens eine Markierung 141 auf dem Objekt 114 bereitgestellt (siehe 11). Die Markierung 141 kann eine erste Markierung sein, die zum Einstellen der relativen Bewegung des lonenstrahls auf eine solche Weise verwendet wird, dass die erste Dicke der ersten Teilschicht der Materialschicht 140 identisch oder im Wesentlichen identisch mit der zweiten Dicke der zweiten Teilschicht der Materialschicht 140 ist. Die Markierung 141 wird unter Verwendung der Gaseinlasseinheit 127 durch Zuleiten mindestens eines Gases zu dem Objekt 114 und unter Verwenden von elektronenstrahlinduzierter Abscheidung und/oder von ionenstrahlinduzierter Abscheidung zur Anordnung der Markierung 141 auf dem Objekt 114 erstellt. Die Materialschicht 141 kann beispielsweise unter Verwendung mindestens eines der folgenden Materialien bereitgestellt werden: Platin, Kohlenstoff, Wolfram, Kupfer, ein Isolator und/oder Wasser. Wieder kann das Material als eine gasförmige Vorsubstanz, bekannt als ein Precursor, vorliegen und kann unter Verwendung der Gaseinlasseinheit 127 dem Objekt 114 zugeleitet werden. Die Markierung 141 kann beispielsweise zwei Längsmarkierungen umfassen, die auf einer Markierungsoberfläche des Objekts 114 angebracht werden können (siehe 11). Die zwei Längsmarkierungen können in Bezug auf die Bewegungsrichtung MD des lonenstrahls auf eine V-förmige Weise angeordnet sein und können sich an einem Punkt auf dem Objekt 114 schneiden.
Darüber hinaus kann eine weitere Markierung 142, nämlich eine zweite Markierung auf der Materialschicht 140 erstellt werden, nachdem die Materialschicht 140 auf dem Objekt 114 angeordnet wurde. Dies kann Teil von Verfahrensschritt S1 sein. Die weitere Markierung 142 kann beispielsweise unter Verwendung der Gaseinlasseinheit 127 durch Zuleiten eines Gases zu der Materialschicht 140 und unter Verwenden von elektronenstrahlinduzierter Abscheidung und/oder von ionenstrahlinduzierter Abscheidung zur Anordnung der weiteren Markierung 142 auf dem Objekt 140 erstellt werden. Die weitere Markierung 142 kann beispielsweise unter Verwendung mindestens eines der folgenden Materialien bereitgestellt werden: Platin, Kohlenstoff, Wolfram, Kupfer, ein Isolator und/oder Wasser. Wieder kann das Material als eine gasförmige Vorsubstanz, bekannt als ein Precursor, vorliegen und kann unter Verwendung der Gaseinlasseinheit 127 dem Objekt 114 zugeleitet werden.
Die weitere Markierung 142 wird zum Identifizieren verwendet, wann der Schritt des Abtragens der Teilschichten der Materialschicht 140 gestartet werden soll. Mit anderen Worten kann die weitere Markierung 142 zum Identifizieren verwendet werden, wann der lonenstrahl auf die Materialschicht 140 fokussiert wird. Die weitere Markierung 142 kann in der Form eines Punkts auf der Materialschicht 140 vorliegen oder kann ein Loch in der Materialschicht 140 sein. Darüber hinaus kann die zweite Markierung 142 zum Identifizieren verwendet werden, ob die Materialschicht 140 vollständig abgetragen wurde, oder zum Identifizieren der verbliebenen Dicke der Materialschicht 140 nach dem Abtragen einiger Teilschichten.
Zusätzlich oder alternativ kann die Markierung 141 zum Identifizieren verwendet werden, ob die Materialschicht 140 vollständig abgetragen wurde, oder zum Identifizieren der verbliebenen Dicke der Materialschicht 140 nach dem Abtragen einiger Teilschichten.
Es ist zusätzlich oder alternativ in einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass die Dicke der Materialschicht 140 identifiziert wird. Die Dicke wird beispielsweise unter Verwendung von durch den Elektronenstrahl erzeugten Bildern bestimmt. Die identifizierte Dicke wird verwendet zum Wählen eines vorläufigen Vorschubs des lonenstrahls und/oder des Laserstrahls entlang der Bewegungsrichtung MD und daher der lonenstrahlvorschubgeschwindigkeit oder der Laserstrahlvorschubgeschwindigkeit. Dieser vorläufige Vorschub des lonenstrahls und/oder des Laserstrahls entlang der Bewegungsrichtung MD des lonenstrahls und/oder des Laserstrahls entsprechen nahezu dem Vorschub des lonenstrahls und/oder des Laserstrahls entlang der Bewegungsrichtung MD des lonenstrahls und/oder des Laserstrahls, der benötigt wird zum Erzielen identischer oder im Wesentlichen identischer Dicken der abgetragenen Teilschichten der Materialschicht 140 und/oder der Schichten des Objekts 114, wenn dreidimensionale Bilddaten des Objekts 114 erfasst werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ergibt Vorteile im Hinblick auf den Stand der Technik. Eine Übergangsphase tritt zu Beginn eines Zyklus des lonenstrahls und/oder des Elektronenstrahls auf. Die Übergangsphase umfasst eine Stabilisierungsperiode, in welcher der lonenstrahl und/oder der Elektronenstrahl nur mit der Materialschicht 140 wechselwirkt bzw. wechselwirken. Während der Stabilisierungsperiode werden keine Bilder von Oberflächen des Objekts 114 zum Erfassen von dreidimensionalen Bilddaten des Objekts 114 erhalten. Zusätzlich umfasst die Übergangsphase eine Varianzperiode, die nach Beendigung der Stabilisierungsperiode startet. Während der Varianzperiode wird die relative Bewegung des lonenstrahls auf solche Weise eingestellt, dass eine erste Dicke einer ersten Teilschicht der Materialschicht 140 mit einer zweiten Dicke einer zweiten Teilschicht der Materialschicht 140 identisch oder im Wesentlichen identisch ist. Nach der Einstellung können Schichten, die eine identische oder im Wesentlichen identische Dicke aufweisen, unter Verwendung des lonenstrahls und/oder des Laserstrahls abgetragen werden. Sobald die Materialschicht 140 teilweise oder vollständig abgetragen ist, wird in der stabilen Phase Erfassen von dreidimensionalen Bilddaten gestartet. Das erfindungsgemäße Verfahren stellt eine Möglichkeit bereit, Oberflächen aller freigelegten Schichten des Objekts 114 abzubilden und liefert eine gleichmäßige Dicke von allen abgetragenen Schichten des Objekts 114, wobei die Schichten die Grundlage für die dreidimensionale Darstellung des Objekts 114 sind. Keine Informationen im Hinblick auf die freigelegten Oberflächen der Schichten gehen verloren, da alle Oberflächen von allen abgetragenen Schichten zu der dreidimensionalen Darstellung des Objekts 114 beitragen. Darüber hinaus haben Abwägungen gezeigt, dass die Dickenvarianz der Teilschichten während der Varianzperiode kleiner als die Dickenvarianz der von dem Objekt abgetragenen Schichten im Stand der Technik während der Varianzperiode ist.
Die Vorteile der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf 13 erörtert. Insbesondere zeigt 13 einen Zyklus des lonenstrahlerzeugers 301 als eine Funktion der Zeit sowie eine Dicke der Schichten des Objekts 114 als eine Funktion der Zeit, wobei die Schichten unter Verwendung des lonenstrahls abgetragen werden.
13 zeigt den Zyklus des Supressors und zeigt drei Emissionszyklusperioden, nämlich eine erste Emissionszyklusperiode I, eine zweite Emissionszyklusperiode II und eine dritte Emissionszyklusperiode III. Der erste Emissionszyklus I startet (i) nachdem die Materialschicht 140 auf dem Objekt 114 angeordnet wurde, (ii) wenn ein Benutzer einen Prozess zum Erfassen dreidimensionaler Bilddaten des Objekts 114 startet, und (iii) nachdem der Emissionsstrom eines lonenstrahls erstmalig gesteuert und/oder eingestellt wurde. Der zweite Emissionszyklus II startet (i) nachdem der Emissionsstrom des lonenstrahls ein zweites Mal gesteuert und/oder eingestellt wurde, und (ii) nachdem eine weitere Materialschicht 140 auf dem Objekt 114 angeordnet wurde. Der dritte Emissionszyklus III startet (i) nachdem der Emissionsstrom des lonenstrahls ein drittes Mal gesteuert und/oder eingestellt wurde, und (ii) nachdem eine weitere Materialschicht 140 auf dem Objekt 114 angeordnet wurde.
Eine erste Übergangsphase 1 tritt zu Beginn der ersten Emissionszyklusperiode I auf. Die erste Übergangsphase 1 umfasst eine erste Stabilisierungsperiode SP1, in welcher der lonenstrahl nur mit der Materialschicht 140 wechselwirkt. Während der Stabilisierungsperiode SP1 werden keine Bilder von Oberflächen des Objekts 114 zum Erfassen von dreidimensionalen Bilddaten des Objekts 114 erhalten. Zusätzlich umfasst die erste Übergangsphase 1 eine erste Varianzperiode VP1, die nach Beendigung der ersten Stabilisierungsperiode SP1 startet. Während der ersten Varianzperiode VP1 wird die relative Bewegung des lonenstrahls auf solche Weise eingestellt, dass eine erste Dicke einer ersten Teilschicht der Materialschicht 140 mit einer zweiten Dicke einer zweiten Teilschicht der Materialschicht 140 identisch oder im Wesentlichen identisch ist. Nach der Einstellung können Schichten, die eine identische oder im Wesentlichen identische Dicke aufweisen, unter Verwendung des lonenstrahls abgetragen werden. Sobald die Materialschicht 140 teilweise oder vollständig abgetragen ist, wird in einer ersten stabilen Phase 1 Erfassen von dreidimensionalen Bilddaten des Objekts 114 gestartet.
Eine zweite Übergangsphase 2 tritt zu Beginn der zweiten Emissionszyklusperiode II auf. Die zweite Übergangsphase 2 umfasst eine zweite Stabilisierungsperiode SP2, in welcher der lonenstrahl nur mit der Materialschicht 140 wechselwirkt. Während der zweiten Stabilisierungsperiode SP2 werden keine Bilder von Oberflächen des Objekts 114 zum Erfassen von dreidimensionalen Bilddaten des Objekts 114 erhalten. Zusätzlich umfasst die zweite Übergangsphase 2 eine zweite Varianzperiode VP2, die nach Beendigung der zweiten Stabilisierungsperiode SP2 startet. Während der zweiten Varianzperiode VP2 wird die relative Bewegung des lonenstrahls auf solche Weise eingestellt, dass eine erste Dicke einer ersten Teilschicht der Materialschicht 140 mit einer zweiten Dicke einer zweiten Teilschicht der Materialschicht 140 identisch oder im Wesentlichen identisch ist. Nach der Einstellung können Schichten, die eine identische oder im Wesentlichen identische Dicke aufweisen, unter Verwendung des lonenstrahls abgetragen werden. Sobald die Materialschicht 140 teilweise oder vollständig abgetragen ist, wird in einer zweiten stabilen Phase 2 Erfassen von dreidimensionalen Bilddaten des Objekts 114 gestartet.
Wie in 13 gezeigt ist, ist die zweite Emissionszyklusperiode II kürzer als die erste Emissionszyklusperiode I und die dritte Emissionszyklusperiode III. Aufgrund der Stabilität des Emissionsstroms der Ionen und daher aufgrund dessen, dass der Emissionsstrom des lonenstrahls gesteuert und/oder eingestellt wird, wird die Erfassung der dreidimensionalen Bilddaten des Objekts 114 während der zweiten stabilen Phase 2 pausiert, bis die dritte Emissionszyklusperiode III startet.
Eine dritte Übergangsphase 3 tritt zu Beginn der dritten Emissionszyklusperiode III auf. Die dritte Übergangsphase 3 umfasst eine dritte Stabilisierungsperiode SP3, in welcher der lonenstrahl nur mit der Materialschicht 140 wechselwirkt. Während der dritten Stabilisierungsperiode SP3 werden keine Bilder von Oberflächen des Objekts 114 zum Erfassen von dreidimensionalen Bilddaten des Objekts 114 erhalten. Zusätzlich umfasst die dritte Übergangsphase 3 eine dritte Varianzperiode VP3, die nach Beendigung der dritten Stabilisierungsperiode SP3 startet. Während der dritten Varianzperiode VP3 wird die relative Bewegung des lonenstrahls auf solche Weise eingestellt, dass eine erste Dicke einer ersten Teilschicht der Materialschicht 140 mit einer zweiten Dicke einer zweiten Teilschicht der Materialschicht 140 identisch oder im Wesentlichen identisch ist. Nach der Einstellung können Schichten, die eine identische oder im Wesentlichen identische Dicke aufweisen, unter Verwendung des lonenstrahls abgetragen werden. Sobald die Materialschicht 140 teilweise oder vollständig abgetragen ist, wird in einer dritten stabilen Phase 3 Erfassen von dreidimensionalen Bilddaten des Objekts gestartet.
Verschiedene hier erläuterte Ausführungsformen können miteinander in angemessenen Kombinationen in Verbindung mit dem hier beschriebenen System kombiniert werden. Zusätzlich kann in einigen Fällen, wenn angemessen, die Reihenfolge der Schritte in den Flussdiagrammen, Ablaufdiagrammen und/oder der beschriebenen Ablaufverarbeitung modifiziert werden. Ferner können verschiedene Aspekte des hierin beschriebenen Systems unter Verwendung von Software, Hardware, einer Kombination von Software und Hardware und/oder anderen computerimplementierten Modulen oder Vorrichtungen mit den beschriebenen Merkmalen und die die beschriebenen Funktionen durchführen, implementiert werden. Das System kann ferner eine Anzeigevorrichtung und/oder andere Computerkomponenten zum Bereitstellen einer geeigneten Schnittstelle mit einem Benutzer und/oder mit anderen Computern enthalten.
Software-Implementierungen von Aspekten des hier beschriebenen Systems können einen ausführbaren Code enthalten, der in einem computerlesbaren Medium gespeichert ist und von einem oder mehreren Prozessoren ausgeführt wird. Das computerlesbare Medium kann flüchtigen Speicher und/oder nichtflüchtigen Speicher beinhalten, und kann beispielsweise eine Computer-Festplatte, ROM, RAM, Flashspeicher, einen Cloud-Speicher, tragbare Computerspeichermedien wie eine CD-ROM, eine DVD-ROM, eine SO-Karte, ein Flash-Laufwerk oder ein anderes Laufwerk mit beispielsweise einer Universal-Serial-Bus(USB)-Schnittstelle und/oder ein beliebiges anderes geeignetes greifbares oder nicht transitorisches computerlesbares Medium oder einen beliebigen anderen geeigneten Computerarbeitsspeicher enthalten, auf dem ausführbarer Code gespeichert werden kann und von einem Prozessor ausgeführt werden kann. Das hier beschriebene System kann in Verbindung mit einem beliebigen geeigneten Betriebssystem verwendet werden.
Die Merkmale der Erfindung, offenbart in der vorliegenden Beschreibung, in den Zeichnungen und in den Ansprüchen, können für die Realisierung der Erfindung in den verschiedenen Ausführungsformen davon, sowohl einzeln als auch in willkürlichen Kombinationen, essentiell sein. Die Erfindung ist nicht auf die beschrieben Ausführungsformen beschränkt. Sie kann innerhalb des Schutzumfangs der Ansprüche variiert werden, wobei das Wissen des relevanten Fachmanns berücksichtigt wird.
Bezugszeichenliste

100: lonenstrahlvorrichtung
101: Elektronenquelle
102: Extraktionselektrode
103: Anode
104: Strahlführungsrohr
105: erste Kondensorlinse
106: zweite Kondensorlinse
107: erste Objektivlinse
108: erste Blendeneinheit
108A: erste Blendenöffnung
109: zweite Blendeneinheit
110: Polstücke
111: Spule
112: Einzelelektrode
113: Rohrelektrode
114: Objekt
115: Scanvorrichtung
116: erster Detektor
116A: Gegenfeldgitter
117: zweiter Detektor
118: zweite Blendenöffnung
121: dritter Detektor
122: Tisch
123: Vorrichtungssteuereinheit
124: Monitor
127: Gaseinlasseinheit
127A: Gasnadel
128: Prozessor
129: Datenbank
131: erste Ablenkvorrichtung
132: zweite Ablenkvorrichtung
133: Ablenkvorrichtungssteuereinheit
134: Kammerdetektor
135: dritte Ablenkvorrichtung
136: Stromsteuereinheit
137: Hochspannungssteuereinheit
140: Materialschicht
141: Markierung (erste Markierung)
142: weitere Markierung (zweite Markierung)
200: Teilchenstrahlvorrichtung
201: Objektkammer
300: lonenstrahlvorrichtung
301: lonenstrahlerzeuger
301A: lonenquelle
301B: lonensupressorelektrode
301C: lonenextraktionselektrode
302: lonenquellenversorgungseinheit
303: Kondensorlinse
304: zweite Objektivlinse
306: einstellbare oder auswählbare Blendeneinheit
307: erste Elektrodenanordnung
308: zweite Elektrodenanordnung
500: Strahlungsdetektor
600: erstes Bewegungselement
601: Gehäuse
602: zweites Bewegungselement
603: erste Tischdrehachse
604: drittes Bewegungselement
605: viertes Bewegungselement
606: fünftes Bewegungselement
607: zweite Tischdrehachse
608: Steuereinheit
700: Laservorrichtung
EC: Emissionsstrom
I: erste Emissionszyklusperiode
II: zweite Emissionszyklusperiode
III: dritte Emissionszyklusperiode
M1: erster Schrittmotor
M2: zweiter Schrittmotor
M3: dritter Schrittmotor
M4: vierter Schrittmotor
M5: fünfter Schrittmotor
MD: Bewegungsrichtung
OA1: erste optische Achse
OA2: zweite optische Achse
S0 bis S6: Verfahrensschritte
S6A bis S6G: Unterschritte
SP1: erste Stabilisierungsperiode
SP2: zweite Stabilisierungsperiode
SP3: dritte Stabilisierungsperiode
stabil 1: erste stabile Phase
stabil 2: zweite stabile Phase
stabil 3: dritte stabile Phase
Übergang 1: erste Übergangsphase
Übergang 2: zweite Übergangsphase
Übergang 3: dritte Übergangsphase
VP1: erste Varianzperiode
VP2: zweite Varianzperiode
VP3: dritte Varianzperiode

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 7312448 B2 [0013]
US 2012/0112063 A1 [0013]

Claims

Verfahren zum Analysieren, Abbilden und/oder Bearbeiten eines Gebiets eines Objekts (114) unter Verwendung einer Teilchenstrahlvorrichtung (200), wobei das Verfahren Folgendes umfasst: - Anordnen mindestens einer Materialschicht (140) auf dem Gebiet des Objekts (114); - Erzeugen mindestens eines ersten Bilds der Materialschicht (140) unter Verwendung eines ersten Teilchenstrahls, wobei der erste Teilchenstrahl unter Verwendung eines ersten Strahlerzeugers (101) erzeugt wird, wobei der erste Teilchenstrahl erste geladene Teilchen umfasst, wobei der erste Teilchenstrahl unter Verwendung einer ersten Objektivlinse (107) auf die Materialschicht (140) fokussiert wird, wobei erste Wechselwirkungsteilchen und/oder erste Wechselwirkungsstrahlung erzeugt wird/werden, wenn der erste Teilchenstrahl auf die Materialschicht (140) auftrifft, und wobei die ersten Wechselwirkungsteilchen und/oder die erste Wechselwirkungsstrahlung unter Verwendung eines Detektors (116, 117, 121, 134, 500) detektiert werden/wird; - Abtragen von Teilschichten der Materialschicht (140) unter Verwendung eines Laserstrahls und/oder eines zweiten Teilchenstrahls und durch relatives Bewegen des Laserstrahls und/oder des zweiten Teilchenstrahls in einer Bewegungsrichtung (MD) in Bezug auf die Teilschichten, wobei der Laserstrahl unter Verwendung einer Laservorrichtung (700) erzeugt wird und wobei der zweite Teilchenstrahl unter Verwendung eines zweiten Strahlerzeugers (301) erzeugt wird, wobei der zweite Teilchenstrahl zweite geladene Teilchen umfasst, wobei der zweite Teilchenstrahl unter Verwendung einer zweiten Objektivlinse (304) auf die Teilschichten fokussiert wird, und wobei die Teilschichten entlang der Bewegungsrichtung (MD) angeordnet sind; - während Abtragens der Teilschichten der Materialschicht (140), Einstellen der relativen Bewegung des Laserstrahls und/oder des zweiten Teilchenstrahls auf solche Weise, dass eine erste Dicke einer ersten Teilschicht der Materialschicht (140) mit einer zweiten Dicke einer zweiten Teilschicht der Materialschicht (140) identisch oder im Wesentlichen identisch ist; und - nachdem die Materialschicht (140) teilweise oder vollständig abgetragen wurde, Erzeugen mindestens eines zweiten Bilds des Gebiets des Objekts (114) unter Verwendung des ersten Teilchenstrahls, wobei der erste Teilchenstrahl unter Verwendung der ersten Objektivlinse (107) auf das Gebiet des Objekts (114) fokussiert wird, wobei zweite Wechselwirkungsteilchen und/oder zweite Wechselwirkungsstrahlung erzeugt wird/werden, wenn der erste Teilchenstrahl auf das Gebiet des Objekts (114) auftrifft, und wobei die zweiten Wechselwirkungsteilchen und/oder die zweite Wechselwirkungsstrahlung unter Verwendung des Detektors (116, 117, 121, 134, 500) detektiert werden/wird.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: - Zuführen mindestens eines ersten Gases zu dem Gebiet des Objekts unter Verwendung einer ersten Gaseinlasseinheit (127); und - Verwenden von elektronenstrahlinduzierter Abscheidung und/oder von ionenstrahlinduzierter Abscheidung zum Anordnen der Materialschicht (140) auf dem Gebiet des Objekts (114).
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Materialschicht (140) unter Verwendung mindestens eines der Folgenden bereitgestellt wird: (i) Platin; (ii) Kohlenstoff; (iii) Wolfram; (iv) Kupfer; (v) ein Isolator; (vi) Wasser.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend Bereitstellen einer erster Markierung (141) auf dem Objekt (114), wobei die erste Markierung (141) für den Schritt des Einstellens der relativen Bewegung des Laserstrahls und/oder des zweiten Teilchenstrahls auf solche Weise verwendet wird, dass die erste Dicke der ersten Teilschicht der Materialschicht (140) mit der zweiten Dicke der zweiten Teilschicht der Materialschicht (140) identisch oder im Wesentlichen identisch ist.
Verfahren nach Anspruch 4, ferner umfassend eines der folgenden Merkmale: (i) Zuführen mindestens eines zweiten Gases zu dem Objekt (114) unter Verwendung einer zweiten Gaseinlasseinheit (127) und Verwenden von elektronenstrahlinduzierter Abscheidung und/oder von ionenstrahlinduzierter Abscheidung zum Bereitstellen der ersten Markierung (141); (ii) Ätzen der ersten Markierung (141) auf das Objekt (114) unter Verwendung des ersten Teilchenstrahls und/oder des zweiten Teilchenstrahls.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Anordnen der Materialschicht (140) den Schritt des Bereitstellens der Materialschicht (140), die ein erstes Material aufweist, umfasst, wobei das Gebiet des Objekts (114) ein zweites Material umfasst, und wobei sich das erste Material von dem zweiten Material unterscheidet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Anordnens der Materialschicht (140) auf dem Gebiet des Objekts (114) Folgendes umfasst: - Bereitstellen einer ersten Teilmaterialschicht der Materialschicht (140), wobei die erste Teilmaterialschicht ein erstes Teilmaterial umfasst, und - Bereitstellen einer zweiten Teilmaterialschicht der Materialschicht (140), wobei die zweite Teilmaterialschicht ein zweites Teilmaterial umfasst, wobei sich das erste Teilmaterial von dem zweiten Teilmaterial unterscheidet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend Bereitstellen von mindestens einer zweiten Markierung (142) auf der Materialschicht (140), wobei die zweite Markierung (142) verwendet wird zum Identifizieren, wann der Schritt des Abtragens der Teilschichten der Materialschicht (140) gestartet werden soll.
Verfahren nach Anspruch 8, ferner umfassend eines der folgenden Merkmale: (i) Zuführen mindestens eines dritten Gases zu der Materialschicht (140) unter Verwendung einer dritten Gaseinlasseinheit (127) und Verwenen von elektronenstrahlinduzierter Abscheidung und/oder von ionenstrahlinduzierter Abscheidung zum Bereitstellen der zweiten Markierung (142); (ii) Ätzen der zweiten Markierung (142) auf die Materialschicht (140) unter Verwendung des ersten Teilchenstrahls und/oder des zweiten Teilchenstrahls.
Verfahren nach Anspruch 9, ferner umfassend mindestens eines der Folgenden: (i) die erste Gaseinlasseinheit (127) ist mit der zweiten Gaseinlasseinheit (127) identisch; (ii) die erste Gaseinlasseinheit (127) ist mit der dritten Gaseinlasseinheit (127) identisch; (iii) die zweite Gaseinlasseinheit (127) ist mit der dritten Gaseinlasseinheit (127) identisch; (iv) das erste Gas ist mit dem zweiten Gas identisch; (v) das erste Gas ist mit dem dritten Gas identisch; (vi) das zweite Gas ist mit dem dritten Gas identisch.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren mindestens einen der folgenden Schritte umfasst: (i) Verwenden eines Elektronstrahlerzeugers (101) als den ersten Teilchenstrahlerzeuger zum Erzeugen eines Elektronenstrahls, der Elektronen umfasst; (ii) Verwenden eines lonenstrahlerzeugers (301) als den zweiten Teilchenstrahlerzeuger zum Erzeugen eines lonenstrahls, der Ionen umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: - Erzeugen eines Bilds einer ersten Oberfläche des Gebiets des Objekts (114) unter Verwendung des ersten Teilchenstrahls, wobei Wechselwirkungsteilchen und/oder Wechselwirkungsstrahlung detektiert werden bzw. wird, wobei die Wechselwirkungsteilchen und/oder die Wechselwirkungsstrahlung entstehen bzw. entsteht, wenn der erste Teilchenstrahl auf die erste Oberfläche auftrifft, wobei durch den Detektor (116, 117, 134, 500) während der Detektion erzeugte erste Detektionssignale zum Abbilden der ersten Oberfläche verwendet werden, - Erhalten und Speichern von Bilddaten hinsichtlich der ersten Oberfläche, - Abtragen einer Objektschicht des Objekts (114) in dem Gebiet des Objekts (114) zum Freilegen einer zweiten Oberfläche des Objekts (114), wobei der Laserstrahl und/oder der zweite Teilchenstrahl zum Abtragen der Objektschicht verwendet wird bzw. werden, - Richten des ersten Teilchenstrahls auf die freigelegte zweite Oberfläche, Detektieren von Wechselwirkungsteilchen und/oder Wechselwirkungsstrahlung, die entstehen bzw. entsteht, wenn der erste Teilchenstrahl auf die zweite Oberfläche auftrifft, und Verwenden der durch den Detektor (116, 117, 121, 134, 500) während der Detektion erzeugten zweiten Detektionssignale zum Abbilden der zweiten Oberfläche, - Erhalten und Speichern von Bilddaten hinsichtlich der zweiten Oberfläche, und - Erzeugen einer dreidimensionalen Darstellung auf der Grundlage der Bilddaten hinsichtlich der ersten Oberfläche und der Bilddaten auf der Grundlage der zweiten Oberfläche.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: - Identifizieren einer Schichtdicke der Materialschicht (140), und - Verwenden der identifizierten Schichtdicke zum Wählen eines vorläufigen Vorschubs des zweiten Teilchenstrahls entlang der Bewegungsrichtung (MD) des zweiten Teilchenstrahls.
Computerprogrammprodukt, das einen Programmcode umfasst, der in einen Prozessor (128) geladen wird und der, wenn er ausgeführt wird, eine Teilchenstrahlvorrichtung (200) auf eine derartige Weise steuert, dass ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgeführt wird.
Teilchenstrahlvorrichtung (200) zum Analysieren, Abbilden und/oder Bearbeiten eines Gebiets eines Objekts (114), umfassend - mindestens einen ersten Strahlerzeuger (101) zum Erzeugen eines ersten Teilchenstrahls, der erste geladene Teilchen umfasst, - mindestens eine erste Objektivlinse (107) zum Fokussieren des ersten Teilchenstrahls auf das Objekt (114) und/oder eine Materialschicht (140), die auf dem Objekt (114) angeordnet ist, - mindestens eine Abtragvorrichtung (301, 700) zum Abtragen von Material von dem Objekt (114); - einen Detektor (116, 117, 121, 134, 500) zum Detektieren von Wechselwirkungsteilchen und/oder Wechselwirkungsstrahlung, wobei die Wechselwirkungsteilchen und/oder die Wechselwirkungsstrahlung erzeugt wird bzw. werden, wenn der erste Teilchenstrahl auf das Objekt (114) und/oder auf die auf dem Objekt (114) angeordnete Materialschicht (140) auftrifft, und - einen Prozessor (128), in den ein Computerprogrammprodukt nach Anspruch 14 geladen ist.
Teilchenstrahlvorrichtung (200) nach Anspruch 15, ferner umfassend mindestens eines der Folgenden: (i) mindestens einen zweiten Teilchenstrahlerzeuger (301) als die Abtragvorrichtung, wobei der zweite Teilchenstrahlerzeuger (301) ausgelegt ist zum Erzeugen eines zweiten Teilchenstrahls, der zweite geladene Teilchen umfasst, und mindestens eine zweite Objektivlinse (304) zum Fokussieren des zweiten Teilchenstrahls auf das Objekt (114) und/oder die Materialschicht (140), die auf dem Objekt (114) angeordnet ist, (ii) eine Laservorrichtung (700) als die Abtragvorrichtung, wobei die Laservorrichtung (700) ausgelegt ist zum Erzeugen eines Laserstrahls.
Teilchenstrahlvorrichtung (200) nach Anspruch 15 oder 16, ferner umfassend mindestens eines der Folgenden: (i) eine erste Gaseinlasseinheit (127) zum Zuführen eines ersten Gases; (ii) eine zweite Gaseinlasseinheit (127) zum Zuführen eines zweiten Gases; (iii) eine dritte Gaseinlasseinheit (127) zum Zuführen eines dritten Gases.
Teilchenstrahlvorrichtung (200) nach Anspruch 17, ferner umfassend mindestens eines der folgenden Merkmale: (i) die erste Gaseinlasseinheit (127) ist mit der zweiten Gaseinlasseinheit (127) identisch; (ii) die erste Gaseinlasseinheit (127) ist mit der dritten Gaseinlasseinheit (127) identisch; (iii) die zweite Gaseinlasseinheit (127) ist mit der dritten Gaseinlasseinheit (127) identisch; (iv) das erste Gas ist mit dem zweiten Gas identisch; (v) das erste Gas ist mit dem dritten Gas identisch; (vi) das zweite Gas ist mit dem dritten Gas identisch.
Teilchenstrahlvorrichtung (200) nach Anspruch 16, wobei - der erste Teilchenstrahlerzeuger (101) ist ein Elektronenstrahlerzeuger zum Erzeugen eines Elektronenstrahls, der Elektronen umfasst, und wobei - der zweite Teilchenstrahlerzeuger (301) ist ein lonenstrahlerzeuger zum Erzeugen eines lonenstrahls, der Ionen umfasst.