DE102021120913B3 - Vorrichtung zum Analysieren und/oder Bearbeiten einer Probe mit einem Teilchenstrahl und Verfahren - Google Patents

Vorrichtung zum Analysieren und/oder Bearbeiten einer Probe mit einem Teilchenstrahl und Verfahren Download PDF

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Abstract

Es wird eine Vorrichtung (100) zum Analysieren und/oder Bearbeiten einer Probe (10) mit einem Teilchenstrahl (114) vorgeschlagen. Die Vorrichtung weist auf:eine Bereitstellungseinheit (110) zum Bereitstellen des Teilchenstrahls (114);ein von einem Halteelement (120) gehaltenes Abschirmelement (130) zur Abschirmung eines elektrischen Feldes (E), das von auf der Probe (10) akkumulierten Ladungen (Q) erzeugt wird, wobei das Abschirmelement (130) eine Durchtrittsöffnung (132) für einen Durchtritt des Teilchenstrahls (114) auf die Probe (10) aufweist,wobei das Abschirmelement (132) und/oder das Halteelement (120) zumindest eine Teststruktur (200) aufweist,eine Ausrichteinheit (140) zum Ausrichten des Teilchenstrahls (114), so dass dieser auf die Teststruktur (200) einstrahlbar ist, undeine Ermittlungseinheit (150) zum Ermitteln wenigstens eines aktuellen Betriebsparameters und/oder Prozessparameters der Vorrichtung (100) in Abhängigkeit einer Wechselwirkung des Teilchenstrahls (114) mit der Teststruktur (200), wenn der Teilchenstrahl (114) auf die Teststruktur (200) einstrahlt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Analysieren und/oder Bearbeiten einer Probe mit einem Teilchenstrahl und ein korrespondierendes Verfahren.
  • Die Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise, angewendet. Der Mikrolithographieprozess wird mit einer Lithographieanlage durchgeführt, welche ein Beleuchtungssystem und ein Projektionssystem aufweist. Das Bild einer mittels des Beleuchtungssystems beleuchteten Maske (Retikel) wird hierbei mittels des Projektionssystems auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionssystems angeordnetes Substrat, beispielsweise einen Siliziumwafer, projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.
  • Die Maske oder auch Lithographiemaske wird dabei für eine Vielzahl von Belichtungen eingesetzt, weshalb ihre Defektfreiheit von enormer Wichtigkeit ist. Es wird daher ein entsprechend hoher Aufwand betrieben, um Lithographiemasken auf Defekte hin zu untersuchen und erkannte Defekte zu reparieren. Defekte in Lithographiemasken können eine Größenordnung im Bereich von wenigen Nanometern aufweisen. Um derartige Defekte zu reparieren, sind Vorrichtungen notwendig, die eine sehr hohe Ortsauflösung für die Reparaturprozesse bieten.
  • Hierzu bieten sich Vorrichtungen an, die basierend auf Teilchenstrahl-induzierten Prozessen lokale Ätz- oder Abscheidungsvorgänge aktivieren.
  • EP 1 587 128 B1 offenbart eine solche Vorrichtung, die einen Strahl geladener Teilchen, insbesondere einen Elektronenstrahl eines Elektronenmikroskops, zum Auslösen der chemischen Prozesse nutzt. Bei Verwendung geladener Teilchen kann es zu einer Aufladung der Probe kommen, sofern diese nicht oder nur schlecht leitend ist. Dies kann zu einer unkontrollierten Strahlablenkung führen, was die erreichbare Prozessauflösung limitiert. Daher wird vorgeschlagen, ein Abschirmelement sehr nahe an der Bearbeitungsposition anzuordnen, so dass die Aufladung der Probe minimiert und die Prozessauflösung und -kontrolle verbessert wird.
  • DE 102 08 043 A1 offenbart ein Materialbearbeitungssystem, das in Verfahren zur Materialbearbeitung durch Materialabscheidung aus Gasen, wie etwa chemische Gasphasen-Abscheidung (CVD: chemical vapor deposition), oder Materialabtragung unter Zuführung von Reaktionsgasen einsetzbar ist. Hierbei wird insbesondere die Gasreaktion, welche zu einer Materialabscheidung oder zu einem Materialabtrag führt, durch einen Energiestrahl ausgelöst, der auf einen Bereich des zu bearbeitenden Werkstücks gerichtet ist.
  • Aus dem Stand der Technik ist weiter die US 2011 / 0 186 719 A1 bekannt. Die US 2011 / 0 186 719 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Verwendung hoher Strahlströme für die Bearbeitung von Schaltungen mit Hilfe eines fokussierten Ionenstrahls, ohne die Erzeugung elektrostatischer Entladungen. Durch eine oben und unten für den Durchgang des fokussierten Ionenstrahls geöffnete Prozessgas-Bereitstellungseinheit, welche oberhalb der zu bearbeitenden Schaltung angeordnet ist, wird die Ionenstrahl-Bereitstellungseinrichtung über eine Gaszufuhrdüse mit einem nicht reaktiven oder einem Gemisch aus einem nicht reaktiven und reaktiven Gas versorgt, bis die Ionenstrahl-Bereitstellungseinrichtung einen vorgegebenen Druck erreicht. Bei dem vorgegebenen Druck neutralisieren die Gasmoleküle die durch den die Prozessgas-Bereitstellungseinheit durchlaufenden Ionenstrahl verursachte Aufladung.
  • Um derartige Prozesse zielgenau durchführen zu können, ist eine hohe Kontrolle über verschiedenste Betriebsparameter der Vorrichtung erforderlich. Bisher erfordern Methoden der Strahlanalyse, der Analyse von Materialkontrasten oder die Analyse von Teilchenstrahl-induzierten Prozessen, wie Ätzprozessen oder Abscheideprozessen, beispielweise beim Einfahren eines Prozesses, das Einladen verschiedener Proben in die Vorrichtung. Da hierbei jedes Mal der Betrieb der Vorrichtung unterbrochen werden muss und beispielsweise die Prozessatmosphäre aufgehoben wird, können sich beim nachfolgenden Prozess trotz nominell gleicher Betriebsparameter der Vorrichtung Unterschiede beim Betrieb ergeben. Dies betrifft beispielsweise die Kollimation des Teilchenstrahls, Betriebsparameter von Detektoren, Ventilstellungen für Prozessgase und dergleichen mehr. Weiterhin ist eine tatsächliche Zusammensetzung der Prozessatmosphäre bislang nur in aufwändiger Weise und zeitverzögert ermittelbar, was eine Prozessüberwachung erschwert.
  • Es ist daher wünschenswert, wesentliche Betriebs- und/oder Prozessparameter für die Durchführung einer Analyse und/oder eines Bearbeitungsprozesses in-situ zu ermitteln und/oder zu kontrollieren, ohne dass hierfür der Betrieb der Vorrichtung unterbrochen werden muss, insbesondere unter Beibehaltung der Prozessatmosphäre.
  • Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine verbesserte Vorrichtung zum Analysieren und/oder Bearbeiten einer Probe mit einem Teilchenstrahl sowie ein entsprechendes Verfahren bereitzustellen.
  • Gemäß einem ersten Aspekt wird eine Vorrichtung zum Analysieren und/oder Bearbeiten einer Probe mit einem Teilchenstrahl vorgeschlagen. Die Vorrichtung weist auf
    eine Bereitstellungseinheit zum Bereitstellen des Teilchenstrahls,
    ein von einem Halteelement gehaltenes Abschirmelement zur Abschirmung eines elektrischen Feldes, das von auf der Probe akkumulierten Ladungen erzeugt wird, wobei das Abschirmelement eine Durchtrittsöffnung für einen Durchtritt des Teilchenstrahls auf die Probe aufweist,
    wobei das Abschirmelement und/oder das Halteelement zumindest eine Teststruktur aufweist,
    eine Ausrichteinheit zum Ausrichten des Teilchenstrahls, so dass dieser auf die Teststruktur einstrahlbar ist, und
    eine Ermittlungseinheit zum Ermitteln wenigstens eines aktuellen Betriebsparameters und/oder Prozessparameters der Vorrichtung in Abhängigkeit einer Wechselwirkung des Teilchenstrahls mit der Teststruktur, wenn der Teilchenstrahl auf die Teststruktur einstrahlt.
  • Diese Vorrichtung weist den Vorteil auf, dass der wenigstens eine aktuelle Betriebsparameter und/oder Prozessparameter in-situ ermittelbar ist. Das heißt, dass der aktuelle Betriebsparameter und/oder Prozessparameter für einen geplanten Analyse- und/oder Bearbeitungsprozess an der bereits in die Vorrichtung eingeschleusten Probe zunächst anhand der Teststruktur ermittelt werden kann und anschließend der Analyse- und/oder Bearbeitungsprozess auf Basis des ermittelten aktuellen Betriebs- und/oder Prozessparameters durchgeführt werden kann. Dies unterscheidet sich von bisherigen Vorrichtungen insbesondere dadurch, dass die Probe bereits eingeschleust ist und daher die Prozessatmosphäre während dem Ermitteln und der anschließenden Analyse oder Bearbeitung kontinuierlich erhalten bleibt. Es ist somit eine Möglichkeit zur in-situ Prozesskontrolle geschaffen. Insbesondere kann auf diese Weise der jeweilige Betriebs- und/oder Prozessparameter zunächst optimal eingestellt oder justiert werden, bevor mit der Analyse und/oder der Bearbeitung begonnen wird.
  • Die Probe ist beispielsweise eine Lithographiemaske mit einer Strukturgröße im Bereich von 10 nm - 10 µm. Es kann sich dabei zum Beispiel um eine transmissive Lithographiemaske für die DUV-Lithographie (DUV: „deep ultra violet“, Arbeitslichtwellenlängen im Bereich von 30 - 250 nm) oder eine reflektive Lithographiemaske für die EUV-Lithographie (EUV: „extreme ultra violet“, Arbeitslichtwellenlängen im Bereich von 1 - 30 nm) handeln. Die Bearbeitungsprozesse, die hierbei durchgeführt werden, umfassen beispielsweise Ätzprozesse, bei denen lokal ein Material von der Oberfläche der Probe abgetragen wird, Abscheideprozesse, bei denen lokal ein Material auf die Oberfläche der Probe aufgetragen wird, und/oder ähnliche lokal aktivierte Vorgänge, wie das Ausbilden einer Passivierungsschicht oder ein Kompaktieren einer Schicht.
  • Bei dem Teilchenstrahl handelt es sich insbesondere um geladene Teilchen, wie beispielsweise Ionen, Elektronen oder Positronen. Dementsprechend weist die Bereitstellungseinheit eine Strahlerzeugungseinheit auf, die beispielsweise eine Ionenquelle oder eine Elektronenquelle umfasst. Der Teilchenstrahl aus geladenen Teilchen lässt sich mittels elektrischer und magnetischer Felder beeinflussen, also beispielsweise beschleunigen, lenken, formen und/oder fokussieren. Hierzu kann die Bereitstellungseinheit eine Anzahl an Elementen aufweisen, die zum Erzeugen eines entsprechenden elektrischen und/oder magnetischen Feldes eingerichtet sind. Diese Elemente sind insbesondere zwischen der Strahlerzeugungseinheit und dem Abschirmelement angeordnet. Der Teilchenstrahl wird zum Ermitteln des aktuellen Betriebs- und/oder Prozessparameters vorzugsweise auf die Teststruktur fokussiert. Hierunter wird beispielsweise verstanden, dass der Teilchenstrahl beim Auftreffen auf der Teststruktur einen vorgegebenen Durchmesser, insbesondere einen kleinsten Durchmesser, aufweist. Die Bereitstellungseinheit umfasst vorzugsweise ein eigenes Gehäuse, in dem die vorgenannten Elemente angeordnet sind, wobei das Gehäuse vorzugsweise als ein Vakuumgehäuse ausgebildet ist, das beispielsweise auf einem Restgasdruck von 10-6 - 10-8 mBar gehalten wird.
  • Das Abschirmelement ist mittels des Halteelements auf oder an einer Öffnung der Bereitstellungseinheit, durch welche der Teilchenstrahl auf eine Bearbeitungsposition auf der Probe geführt wird, angeordnet und bildet insbesondere das zu einem Probentisch der Vorrichtung in Strahlrichtung nächstgelegene Bauteil der Bereitstellungseinheit. Die Verbindung zwischen dem Halteelement und dem Abschirmelement kann beispielsweise durch Schweißen, Klemmen und/oder durch Kleben erfolgen.
  • Das Haltelement kann als ein Befestigungsmittel ausgebildet sein, das das Abschirmelement an der Bereitstellungseinheit oder an einem Vakuumgehäuse derselben befestigt.
  • In Ausführungsformen sind das Halteelement und das Abschirmelement als ein Bauelement, insbesondere monolithisch, ausgebildet. Dies ist durch spezielle Herstellungsverfahren, insbesondere LIGA-Fertigungsverfahren (LIGA: Lithographie, Galvanik und Abformung), möglich.
  • Bei der Vorrichtung handelt es sich beispielsweise um ein Rasterelektronenmikroskop. Um eine hohe Auflösung zu erreichen, ist der Elektronenstrahl sehr genau zu kontrollieren, insbesondere in Bezug auf die Elektronenenergie, einen Strahldurchmesser beim Auftreffen auf die Probe (nachfolgend als Fokus bezeichnet) sowie eine zeitliche Stabilität des Auftreffpunkts. Insbesondere bei Proben mit Abschnitten aus einem elektrisch nicht oder nur wenig leitfähigen Material kommt es durch das Einstrahlen der geladenen Teilchen zu einer Ansammlung von Ladungen auf der Probe, die ein elektrisches Feld ausbilden. Die Teilchen des Teilchenstrahls, aber auch beispielsweise Sekundärelektronen sowie zurückgestreute Elektronen, die zum Erzeugen eines Bildes detektiert werden, werden von dem elektrischen Feld beeinflusst, was beispielsweise zu einer Reduzierung der Auflösung führen kann.
  • Das Abschirmelement erfüllt die Aufgabe, das elektrische Feld dieser Ladungen abzuschirmen, also räumlich zu begrenzen, insbesondere auf einen möglichst kleinen Spalt zwischen dem Abschirmelement und der Probe. Hierzu weist das Abschirmelement ein elektrisch leitfähiges Material auf. Beispielsweise ist das Abschirmelement geerdet, so dass Ladungen, die auf das Abschirmelement fallen, abgeleitet werden.
  • Das Abschirmelement selbst ist vorzugsweise flächig ausgebildet. Die Fläche kann eine dreidimensionale Form bilden, deren Oberfläche einen konvexen Abschnitt in Richtung des Probentischs hin aufweist. Der konvexe Abschnitt bildet vorzugsweise den nächstliegenden Abschnitt zu dem Probentisch, das heißt, dass der Abstand des Probentischs oder der Probe zu dem Abschirmelement im Bereich des konvexen Abschnitts am geringsten ist. In dem konvexen Abschnitt weist das Abschirmelement eine Durchtrittsöffnung auf, durch die der Teilchenstrahl tritt und auf die Probe einstrahlt. Durch das Abschirmelement ist in einem Raumbereich oberhalb des Abschirmelements, aus dem der Teilchenstrahl kommt, ein elektrisches Feld von auf der Probe befindlichen Ladungen effektiv abgeschirmt. Es sei angemerkt, dass das Abschirmelement weitere Durchtrittsöffnungen aufweisen kann, wobei eine oder mehrere Durchtrittsöffnungen auch außerhalb des konvexen Abschnitts des Abschirmelements angeordnet sein können. Es sei angemerkt, dass der Begriff „konvex“ hierbei aus Sicht der Strahlquelle zu verstehen ist. Aus Sicht der Probe oder des Probentischs kann der konvexe Abschnitt auch als konkaver Abschnitt betrachtet werden. Das Abschirmelement kann außer dem konvexen Abschnitt auch einen konkaven Abschnitt umfassen. Man kann den konvexen Abschnitt auch als Auswölbung oder Ausbeulung des Abschirmelements in Richtung zu dem Probentisch hin bezeichnen.
  • Beispielsweise weist der konvexe Abschnitt des Abschirmelements während einer Analyse oder Bearbeitung der Probe mit dem Teilchenstrahl einen Abstand zu der Probe von höchstens 100 µm, vorzugsweise höchstens 50 µm, bevorzugt höchstens 25 µm, weiter bevorzugt höchstens 10 µm, auf. Je kleiner der Abstand ist, umso weniger kann ein elektrisches Störfeld den Teilchenstrahl beeinflussen.
  • Somit kann der Teilchenstrahl während der Analyse und/oder Bearbeitung der Probe sehr genau kontrolliert werden und unterliegt weniger stark zufälligen und/oder nicht kontrollierbaren Störeinflüssen. Es ist damit eine sehr hohe Auflösung möglich, sowohl bei einer Bilderfassung, wie in einem Rasterelektronenmikroskop, als auch bei Bearbeitungsverfahren, die mit dem Teilchenstrahl durchgeführt werden, wie Teilchenstrahl-induzierten Ätz- oder Abscheidevorgängen, Ionenimplantation, und/oder weitere strukturverändernde Vorgänge.
  • Die Bereitstellungseinheit ist beispielsweise eine Elektronensäule, die einen Elektronenstrahl mit einer Energie in einem Bereich von 10 eV - 10 keV und einem Strom in einem Bereich von 1 µA - 1 pA bereitstellen kann. Es kann sich aber auch um eine Ionenquelle handeln, die einen Ionenstrahl bereitstellt. Der Teilchenstrahl wird während der Analyse und/oder einer Bearbeitung der Probe vorzugsweise auf die Probenoberfläche fokussiert, wobei beispielsweise ein Einstrahlungsbereich mit einem Durchmesser im Bereich von 1 nm - 100 nm erreicht wird.
  • Das Haltelement zum Halten des Abschirmelements ist vorzugsweise elektrisch leitend und weist das gleiche elektrische Potential auf, wie das Abschirmelement. Damit ist auch das Haltelement zum Abschirmen des elektrischen Feldes eingerichtet. Das Haltelement kann als eine mechanische Befestigung des Abschirmelements ausgebildet sein. In bevorzugten Ausführungsformen ist das Haltelement gemeinsam mit dem Abschirmelement relativ zu der Probe und/oder relativ zu der Bereitstellungseinheit verschiebbar ausgebildet, beispielsweise indem das Halteelement mittels einer geeigneten Lagerung an einem Gehäuse der Bereitstellungseinheit befestigt ist, wobei ein Aktuator zum Einstellen einer Position des Halteelements vorgesehen sein kann. Alternativ oder zusätzlich kann das Abschirmelement verschiebbar von dem Halteelement gehalten werden.
  • Das Halteelement und/oder das Abschirmelement weist die Teststruktur auf, mittels der der Betriebsparameter und/oder der Prozessparameter bestimmbar ist. Die Teststruktur ist insbesondere in Abhängigkeit des zu bestimmenden Betriebsparameters oder Prozessparameters ausgebildet. Das heißt, dass die Teststruktur für einen jeweiligen zu bestimmenden Betriebsparameter oder Prozessparameter geeignet angepasst und ausgebildet ist. Insbesondere kann die Teststruktur für unterschiedliche zu bestimmende Betriebsparameter und/oder Prozessparameter unterschiedlich ausgebildete Bereiche aufweisen. Alternativ oder zusätzlich können mehrere unterschiedliche Teststrukturen vorgesehen sein, die sowohl auf dem Abschirmelement als auch auf dem Haltelement angeordnet sind. Beispielsweise kann eine Teststruktur zum Ermitteln einer Auflösung eines Elektronenmikroskops eine Struktur mit einer bestimmten Ortsauflösung umfassen.
  • Die Teststruktur ist hierbei insbesondere auf einer Seite des Halteelements und/oder Abschirmelements angeordnet, die der Bereitstellungseinheit zugewandt ist.
  • Die Ausrichteinheit kann sowohl eine mechanisch wirksame Einheit als auch eine elektrisch und/oder magnetisch wirksame Einheit umfassen. Eine mechanisch wirksame Einheit ist beispielsweise zum Verschieben des Halteelements und/oder des Abschirmelements eingerichtet, so dass der Teilchenstrahl statt durch die Öffnung in dem Abschirmelement auf die Teststruktur auftrifft, und so mit dieser wechselwirkt. Eine elektrisch und/oder magnetisch wirksame Einheit ist beispielsweise zum Ablenken des Teilchenstrahls eingerichtet, beispielsweise indem Betriebsparameter einer Ablenkungseinheit der Bereitstellungseinheit entsprechend angepasst werden, so dass der Teilchenstrahl statt durch die Öffnung in dem Abschirmelement auf die Teststruktur auftrifft.
  • Unter einem Betriebsparameter wird vorliegend insbesondere eine zu einem bestimmten Zeitpunkt gültige Einstellung der Vorrichtung verstanden, und unter einem Prozessparameter wird insbesondere ein Parameter verstanden, der mittels Durchführung eines Prozesses ermittelbar ist.
  • Betriebsparameter, die mit der vorgeschlagenen Vorrichtung ermittelbar sind, umfassen Einstellungen der Bereitstellungseinheit, bei einer Elektronensäule insbesondere ein Strom, eine Beschleunigungsspannung und/oder eine jeweilige Spannung von Strahlführungs- und Strahlformungselementen, Einstellungen von Detektoren, wie einem Sekundärelektronendetektor und/oder einem Rückstreuelektronendetektor, eine Zusammensetzung einer Prozessatmosphäre, insbesondere ein Partialdruck eines oder mehrerer zugeführter Prozessgase, und dergleichen mehr.
  • Prozessparameter, die mit der vorgeschlagenen Vorrichtung ermittelbar sind, umfassen eine aktuelle Ätzrate eines Ätzprozesses und/oder eine aktuelle Abscheiderate eines Abscheideprozesses, eine örtliche Auflösung eines Ätzprozesses und/oder eines Abscheideprozesses und dergleichen mehr.
  • In Ausführungsformen weist die Vorrichtung ein Vakuumgehäuse zur Bereitstellung eines Vakuums innerhalb desselben auf, wobei zumindest das Halteelement und das Abschirmelement in dem Vakuumgehäuse angeordnet sind.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Vorrichtung weist die Teststruktur eine Struktur mit einer Ortsauflösung bei Ortsfrequenzen von 1/µm - 1000/µm auf.
  • Die Struktur kann beispielsweise durch zwei unterschiedliche Materialien, die beispielsweise alternierend angeordnet sind, bereitgestellt werden. Wenn der Teilchenstrahl als ein Elektronenstrahl ausgebildet ist, eignen sich hierfür insbesondere Materialien, die einen möglichst hohen Unterschied in ihrer Kernladungszahl aufweisen.
  • Die Struktur kann auch eine topographische Struktur umfassen, die beispielsweise in Linien angeordnete Gräben und Erhebungen mit einem möglichst schmalen Übergangsbereich umfasst.
  • Die Struktur kann auch eine Anordnung von Materialien umfassen, die diskrete Kanten zueinander aufweisen, die zu steilen Kontrastwechseln im Sekundärelektronenbild führen, anhand derer sich Strahlparameter bestimmen lassen
  • Vorzugsweise weist die Struktur mehrere Bereiche mit jeweils unterschiedlicher Ortauflösung auf.
  • Mit dieser Teststruktur kann eine Eichung und/oder Kalibrierung der Bereitstellungseinheit und/oder des Teilchenstrahls vorgenommen werden, so dass dieser beispielsweise eine bestimmte Mindestauflösung erreicht, womit sichergestellt werden kann, dass bei einem Analyse- und/oder Bearbeitungsprozess Merkmale auf der Probe, die eine zu der Mindestauflösung korrespondierende Mindestgröße aufweisen, zuverlässig ermittelbar sind.
  • Die Teststruktur kann insbesondere in-situ hergestellt werden, beispielsweise mittels eines Teilchenstrahl-induzierten Depositions- und/oder Ätzprozesses.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung weist die Teststruktur wenigstens ein bestimmtes erstes Material und ein zu dem ersten Material unterschiedliches bestimmtes zweites Material zum Bereitstellen eines bestimmten Materialkontrastes auf.
  • Auf Basis des derart bereitgestellten bestimmten Materialkontrastes kann insbesondere eine Eichung und/oder Kalibrierung eines Sekundärelektronendetektors und/oder eines Rückstreuelektronendetektors durchgeführt werden. Damit ist sichergestellt, dass bei einem Analyse- und/oder Bearbeitungsprozess Merkmale auf der Probe mit einem optimal eingestellten Kontrast zuverlässig ermittelbar sind.
  • Der bestimmte Materialkontrast bezieht sich insbesondere auf einen bestimmten Unterschied in der Kernladungszahl des ersten und des zweiten Materials. Das bestimmte erste Element weist hierbei eine bestimmte erste Kernladungszahl auf, und das bestimmte zweite Element weist eine entsprechend ausgewählte, bestimmte zweite Kernladungszahl auf, die sich voneinander unterscheiden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung weist diese einen Detektor zum Detektieren von Rückstreuelektronen und/oder von Sekundärelektronen auf, wobei das bestimmte erste Material und das bestimmte zweite Material derart ausgewählt sind, dass mittels des bestimmten Materialkontrastes der Detektor zum Detektieren von Rückstreuelektronen und/oder von Sekundärelektronen kalibrierbar ist.
  • Vorzugsweise umfasst die Teststruktur gleiche Materialien, wie sie auf der Probe vorhanden sind. Dies umfasst sowohl die Materialien, aus denen die Probe selbst besteht, als auch Materialien, die in Form von Verunreinigungen auf der Probe bekanntermaßen auftreten können. Damit kann der gleiche Materialkontrast bereitgestellt werden, der beim Analysieren und/oder Bearbeiten der Probe ebenfalls vorhanden ist, was ein Erfassen einer Probenstruktur und/oder von Defektstellen auf der Probe und/oder eine Prozesskontrolle eines auf der Probe durchgeführten Prozesses verbessert.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung weist die Teststruktur eine vorbestimmte Fläche zum Durchführen eines Ätzprozesses und/oder eines Abscheideprozesses auf.
  • Die vorbestimmte Fläche besteht insbesondere aus einem bestimmten Material, das zum Testen und/oder Einstellen von Prozessparametern für einen Ätzprozess und/oder Abscheideprozess geeignet ist.
  • Beispielsweise wird bei transmissiven Photomasken Chrom, Molybdän-Silicium und/oder Siliciumnitrid und bei reflektiven Photomasken Tantal und/oder Tantalnitrid für die Strukturierung der absorbierenden Schicht verwendet. Um einen Defekt auf einer solchen Photomaske gezielt zu reparieren, wird beispielsweise überschüssiges Material entfernt, was in einem Teilchenstrahl-induzierten Ätzprozess erfolgen kann. Daher eignet sich als Material für die vorbestimmte Fläche Chrom und/oder Molybdän-Silicium und/oder Siliziumnitrid und/oder Tantal und/oder Tantalnitrid. Es sei angemerkt, dass die vorbestimmte Fläche aus mehreren Abschnitten mit jeweils unterschiedlichen Materialien bestehen kann.
  • Die Teststruktur mit der vorbestimmten Fläche kann ferner dazu eingerichtet sein, ein Strahlprofil und/oder eine Strahlqualität des Teilchenstrahls zu bestimmen, indem beispielsweise an mehreren Stellen der Teststruktur der Teilchenstrahl auf die Teststruktur eingestrahlt wird, so dass sich eine von einer lokalen Intensität des Teilchenstrahls abhängige lokale Veränderung der Teststruktur ergibt. Durch Ausmessen oder Vermessen des veränderten Bereichs lassen sich Informationen betreffend das Strahlprofil des Teilchenstrahls ermitteln. Auf diese Weise kann beispielsweise ermittelt werden, ob der Teilchenstrahl ein bevorzugtes Strahlprofil und/oder eine bevorzugte Fokussierung aufweist. Das Vermessen des veränderten Bereichs erfolgt vorzugsweise durch eine mikroskopische Aufnahme der Teststruktur oder des veränderten Bereichs, insbesondere mittels einer elektronenmikroskopischen Aufnahme. Beispielsweise kann von einem Durchmesser und einem Erscheinungsbild eines Kraters (bei einem Ätzprozess) oder einer Erhebung (bei einem Abscheideprozess) auf den Strahldurchmesser und/oder eine Strahlform und/oder eine Intensitätsverteilung innerhalb des Teilchenstrahls geschlossen werden. Beispielsweise kann dies an mehreren Positionen der Teststruktur erfolgen, wobei eine Fokusposition des Teilchenstrahls an den unterschiedlichen Positionen jeweils anders eingestellt wird. Damit kann das Strahlprofil für mehrere Schnittebenen bestimmt werden, was zusätzliche Rückschlüsse zulässt, insbesondere zu möglichen Ursachen in Fällen, in denen das Strahlprofil nicht wie vorgesehen aussieht.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung weist die vorbestimmte Fläche zum Durchführen des Ätzprozesses und/oder des Abscheideprozesses eine gleiche Materialzusammensetzung wie die Probe auf.
  • Bei dieser Ausführungsform können die Betriebsparameter, die zu vorbestimmten Prozessparametern führen, mittels derer die Probe analysiert und/oder bearbeitet werden soll, vorteilhaft vorab, also bevor mit der Analyse und/oder Bearbeitung der Probe begonnen wird, anhand der Teststruktur ermittelt werden. Da anschließend unter exakt den gleichen Bedingungen, insbesondere in der gleichen Prozessatmosphäre, die Analyse und/oder Bearbeitung der Probe durchgeführt werden kann, kann die Analyse und/oder Bearbeitung besonders exakt und zuverlässig durchgeführt werden. Damit kann sowohl eine Bearbeitungsdauer reduziert als auch ein Ausschuss an Proben reduziert werden. Zudem lassen sich die Betriebsparameter über mehrere Prozesse und/oder Proben hinweg jeweils exakt so einstellen, dass die vorbestimmten Prozessparameter erreicht werden. Das heißt, anstelle dass davon ausgegangen wird, dass die gleichen Betriebsparameter immer zu gleichen Prozessparametern führen, können hiermit bereits vorab die Betriebsparameter ermittelt werden, so dass die Prozessparameter über mehrere Prozesse und/oder Proben hinweg konstant gehalten werden können.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung ist die Teststruktur auf einer der Bereitstellungseinheit zugewandten Seite des Halteelements und/oder des Abschirmelements angeordnet.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung umfasst die Ausrichteinheit eine Verschiebeeinheit zum in-situ Verschieben des Halteelements und/oder des Abschirmelements und/oder eine Teilchenstrahl-Ablenkungseinheit, wobei die Teilchenstrahl-Ablenkungseinheit dazu eingerichtet ist, den Teilchenstrahl wahlweise auf die Durchtrittsöffnung oder auf die Teststruktur zu lenken.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt wird eine Vorrichtung zum Analysieren und/oder Bearbeiten einer Probe mit einem Teilchenstrahl vorgeschlagen. Die Vorrichtung weist auf
    eine Bereitstellungseinheit zum Bereitstellen des Teilchenstrahls;
    einem von einem Halteelement gehaltenen Abschirmelement zur Abschirmung eines elektrischen Feldes, das von auf der Probe akkumulierten Ladungen erzeugt wird, wobei das Abschirmelement eine Durchtrittsöffnung für einen Durchtritt des Teilchenstrahls auf die Probe aufweist,
    einer Erregereinheit zum Anregen des Haltelements, des Abschirmelements und/oder eines an dem Haltelement oder dem Abschirmelement angeordneten Schwingelements zu mechanischen Schwingungen,
    einer Erfassungseinheit zum Erfassen einer Schwingungseigenschaft des zu Schwingungen angeregten Haltelements, Abschirmelements und/oder Schwingelements, und
    einer Ermittlungseinheit zum Ermitteln wenigstens eines aktuellen Betriebsparameters und/oder Prozessparameters der Vorrichtung in Abhängigkeit von der erfassten Schwingungseigenschaft.
  • Diese Vorrichtung weist die gleichen Vorteile auf, die zu der Vorrichtung gemäß dem ersten Aspekt erläutert sind. Die zu der Vorrichtung gemäß dem ersten Aspekt beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale, sowie die Erläuterungen und Definitionen, gelten für die Vorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt entsprechend und umgekehrt. Insbesondere kann die Vorrichtung des einen Aspekts die zusätzlichen Merkmale der Vorrichtung des jeweils anderen Aspekts ebenfalls aufweisen.
  • Mittels dieser Vorrichtung lassen sich insbesondere solche Betriebsparameter und/oder Prozessparameter ermitteln, die sich auf eine Schwingung des Halteelements, des Abschirmelements und/oder des Schwingelements auswirken. Das sind insbesondere Parameter, die eine schwingende Masse und/oder eine Rückstellkraft und/oder eine Dämpfung der Schwingung des jeweiligen schwingenden Elements beeinflussen.
  • Zum einfacheren Verständnis kann man sich das Haltelement, das Abschirmelement oder das Schwingelement als ein Federpendel vorstellen. Ein solches System hat vereinfacht gesehen drei Parameter, die das Schwingverhalten festlegen. Diese Parameter sind die Federkonstante (Einheit N/m) die Masse (Einheit g) sowie die Dämpfung (Einheit beispielsweise N.s/m). Auf Basis dieser drei Parameter lässt sich das Schwingverhalten in Abhängigkeit der Anregung vorhersagen, oder es kann umgekehrt zumindest einer der Parameter ermittelt werden, indem das Schwingverhalten nach der Anregung erfasst (gemessen) wird.
  • Das Haltelement, das Abschirmelement und/oder das Schwingelement können hierbei, je nachdem, wie diese ausgebildet sind und an welchen Stellen sie fixiert sind, unterschiedliche Schwingungsmoden aufweisen, die sich mittels der Erregereinheit anregen lassen. Die anregbaren Schwingungsmoden können dabei insbesondere zweidimensionale oder dreidimensionale Moden umfassen. Das Haltelement und/oder das Abschirmelement können jeweils speziell für diese Anwendung hin optimiert sein, das heißt, dass diese einen mechanischen Aufbau aufweisen, so dass bestimmte Schwingungsmoden anregbar sind. Das Schwingelement ist insbesondere ein speziell für diese Anwendung vorgesehenes Element, wie beispielsweise ein einseitig befestigter Cantilever oder auch ein beidseitig befestigter Schwingbalken.
  • Das Haltelement, das Abschirmelement und/oder das Schwingelement können insbesondere eine Teststruktur aufweisen, wie anhand des ersten Aspekts erläutert, insbesondere eine vorbestimmte Fläche, die zum Durchführen eines Teilchenstrahl-induzierten Abscheide- und/oder Ätzprozesses geeignet und vorgesehen ist.
  • Die Erregereinheit umfasst beispielsweise ein elektrostriktives Element, wie einen Piezo-Aktuator oder dergleichen. Die Erregereinheit ist insbesondere zum Anregen des jeweiligen Elements mit einer mechanischen Schwingung mit einer bestimmten Frequenz aus einem bestimmten Frequenzband eingerichtet. Man kann auch sagen, dass die Erregereinheit eine durchstimmbare Erregerfrequenz bereitstellt.
  • Die Erfassungseinheit kann ebenfalls ein elektrostriktives Element umfassen. Insbesondere kann die Erregereinheit zunächst als Erreger fungieren und anschließend als Erfassungseinheit fungieren.
  • Alternativ oder zusätzlich kann die Erfassungseinheit zum Erfassen der Schwingungseigenschaft auf optischem Wege eingerichtet sein.
  • Die Schwingungseigenschaft kann jede charakteristische Größe einer mechanischen Schwingung eines Körpers umfassen. Beispiele sind eine Amplitude, eine Dämpfung, eine Frequenz, insbesondere eine Resonanzfrequenz und/oder Vielfache einer Resonanzfrequenz. Die Amplitude und die Dämpfung werden hierbei vorzugsweise als eine Funktion der Erregerfrequenz erfasst. Die jeweilige Schwingungseigenschaft ist insbesondere zeitabhängig. In Ausführungsformen kann ferner ein zeitlicher Verlauf der Schwingungseigenschaft erfasst werden und der zeitliche Verlauf der Schwingungseigenschaft kann zum Ermitteln eines zeitlichen Verlaufs eines Betriebsparameters und/oder Prozessparameters herangezogen werden.
  • Auf Basis der erfassten Schwingungseigenschaft lassen sich unter Verwendung entsprechender physikalischer und/oder mathematischer Modelle beispielsweise mechanische Parameter des jeweiligen schwingenden Elements ermitteln, wie ein Elastizitätsmodul, eine Masse, eine Massenverteilung, eine Querschnittsform und dergleichen mehr.
  • Die Ermittlungseinheit kann hardwaretechnisch und/oder softwaretechnisch implementiert sein. Bei einer hardwaretechnischen Implementierung kann die Ermittlungseinheit zum Beispiel als Computer oder als Mikroprozessor ausgebildet sein. Bei einer softwaretechnischen Implementierung kann die Ermittlungseinheit als Computerprogrammprodukt, als eine Funktion, als eine Routine, als ein Algorithmus, als Teil eines Programmcodes oder als ausführbares Objekt ausgebildet sein.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Vorrichtung ist die Erregereinheit und/oder die Erfassungseinheit auf dem Halteelement angeordnet und wird von diesem gehalten.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung umfasst das Schwingelement zumindest einen Cantilever.
  • Das Schwingelement oder der Cantilever sind insbesondere derart an dem Halteelement und/oder dem Abschirmelement angeordnet, dass der Teilchenstrahl auf eine der Bereitstellungseinheit zugewandte Seite des Schwingungselements einstrahlen kann. Das heißt, dass das Schwingungselement aus Sicht des Teilchenstrahls nicht verdeckt ist. Beispielsweise ist das Schwingungselement in einer weiteren Öffnung des Abschirmelements angeordnet.
  • Es kann vorgesehen sein, dass mehrere Cantilever parallel zueinander angeordnet sind, wobei für jeden Cantilever die Schwingungseigenschaft separat ermittelbar ist.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung ist die Erfassungseinheit zum Erfassen der Schwingungseigenschaft mittels eines Lasers eingerichtet.
  • Das heißt, dass die Erfassungseinheit einen Laser aufweist, dessen Laserstrahl beispielsweise auf das Haltelement, das Abschirmelement und/oder das Schwingelement gerichtet ist, und eine Photodiode oder dergleichen aufweist, die eine Reflexion des Laserstrahls erfasst, wobei auf Basis einer Verschiebung des Auftreffpunkts des reflektierten Laserstrahls eine Auslenkung des schwingenden Elements ermittelt werden kann.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung weist diese eine Prozessgas-Bereitstellungseinheit zum Bereitstellen eines Prozessgases bei der Probe auf, wobei die Ermittlungseinheit dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit der erfassten Schwingungseigenschaft wenigstens einen Partialdruck und/oder wenigstens eine Gaskonzentration einer in dem Prozessgas enthaltenen Spezies zu ermitteln.
  • Darunter, dass das Prozessgas bei der Probe bereitgestellt wird, wird vorliegend insbesondere verstanden, dass das Prozessgas zu der Probe hingeführt und in direkter Nähe zu der Probe ausgegeben wird. Beispielsweise weist die Vorrichtung eine Gaszuführung auf, die zum Zuführen eines Prozessgases durch die Durchtrittsöffnung des Abschirmelements hin zu der Probe eingerichtet ist. Hierbei strömt das Prozessgas in der Richtung des Teilchenstrahls durch die Durchtrittsöffnung. Damit ist das Prozessgas insbesondere auch im Bereich des Halteelements, des Abschirmelements und/oder des Schwingelements vorhanden und umgibt oder umströmt dieses, wobei eine Prozessgaszusammensetzung im Wesentlichen identisch zu derjenigen bei der Probe ist.
  • Das Ermitteln des Partialdrucks und/oder der Gaskonzentration in Abhängigkeit der Schwingungseigenschaft kann auf Basis von physikalischen und/oder mathematischen Modellen, die eine Adsorption von Gasmolekülen auf Oberflächen beschreiben, und/oder auf Basis von Referenzmessungen und/oder Eichkurven erfolgen. Eine Übersicht über diese Technologie gibt beispielsweise der Artikel „Recent advances in gas phase microcantilever-based sensing“ von den Autoren Z. Long, L. Kou, M. Sepaniak und X. Hou, der im Jahr 2013 in Band 32/Heft 2 der Zeitschrift „Reviews in Analytical Chemistry“ im De Gruyter Verlag erschienen ist (DOI: https://doi.org/10.1515/revac-2012-0034).
  • Gemäß einem dritten Aspekt wird ein Verfahren zum Analysieren und/oder Bearbeiten einer Probe mit einem Teilchenstrahl mittels eines Analyse- und/oder Bearbeitungsprozesses in einer Vorrichtung vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die Schritte:
    • Bereitstellen einer Teststruktur in einem Vakuumgehäuse der Vorrichtung,
    • Evakuieren des Vakuumgehäuses zum Bereitstellen einer Prozessatmosphäre zur Durchführung des Analyse- und/oder Bearbeitungsprozesses,
    • Einstrahlen des Teilchenstrahls auf die Teststruktur,
    • Erfassen einer Wechselwirkung des Teilchenstrahls mit der Teststruktur, und
    • Ermitteln wenigstens eines aktuellen Betriebsparameters und/oder Prozessparameters für den Analyse- und/oder Bearbeitungsprozess in Abhängigkeit der erfassten Wechselwirkung.
  • Dieses Verfahren wird vorzugsweise mit der Vorrichtung gemäß dem ersten Aspekt durchgeführt. Die zu der Vorrichtung gemäß dem ersten Aspekt genannten Vorteile gelten für das vorgeschlagene Verfahren ebenfalls. Die zu der Vorrichtung gemäß dem ersten Aspekt angegebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für das vorgeschlagene Verfahren entsprechend.
  • In Ausführungsformen des Verfahrens umfasst dieses ein Durchführen einer Testanalyse und/oder einer Testbearbeitung der Teststruktur in der Prozessatmosphäre zum Ermitteln der aktuellen Betriebsparameter und/oder Prozessparameter. Das heißt, dass der Analyse- und/oder Bearbeitungsprozess, mit dem die Probe analysiert und/oder bearbeitet werden soll, testweise auf der Teststruktur oder mit der Teststruktur durchgeführt wird.
  • Vorzugsweise wird vor dem Evakuieren des Vakuumgehäuses bereits die Probe in das Vakuumgehäuse eingeführt, beispielsweise wird die Probe bereits in die spätere Bearbeitungsposition gebracht. Dann kann nach dem Ermitteln des Betriebsparameters und/oder des Prozessparameters direkt der Analyse- und/oder Bearbeitungsprozess durchgeführt werden, ohne dass die Prozessatmosphäre (die Atmosphäre in dem Vakuumgehäuse) aufgehoben oder gestört werden muss.
  • In Ausführungsformen des Verfahrens umfasst dieses ferner:
    • Anpassen wenigstens eines Betriebsparameters der Vorrichtung in Abhängigkeit des ermittelten aktuellen Betriebsparameters und/oder Prozessparameters, und
    • Durchführen des Analyse- und/oder Bearbeitungsprozesses in der Prozessatmosphäre unter Verwendung des angepassten Betriebsparameters.
  • Bei dieser Ausführungsform ist der Analyse- und/oder Bearbeitungsprozess optimiert und daher zuverlässiger und genauer durchführbar. Dies erhöht die Qualität der Analyse und/oder der Bearbeitung der Probe.
  • Gemäß einem vierten Aspekt wird ein Verfahren zum Analysieren und/oder Bearbeiten einer Probe mit einem Teilchenstrahl mittels eines Analyse- und/oder Bearbeitungsprozesses in einer Vorrichtung vorgeschlagen. Die Vorrichtung weist ein von einem Halteelement gehaltenen Abschirmelement zur Abschirmung eines elektrischen Feldes, das von auf der Probe akkumulierten Ladungen erzeugt wird, auf, wobei das Abschirmelement eine Durchtrittsöffnung für einen Durchtritt des Teilchenstrahls auf die Probe aufweist. Das Verfahren umfasst die Schritte:
    • Evakuieren eines Vakuumgehäuses der Vorrichtung zum Bereitstellen einer Prozessatmosphäre zur Durchführung des Analyse- und/oder Bearbeitungsprozesses,
    • Anregen des Haltelements, des Abschirmelements und/oder eines an dem Haltelement oder dem Abschirmelement angeordneten Schwingelements zu mechanischen Schwingungen,
    • Erfassen einer Schwingungseigenschaft des zu Schwingungen angeregten Haltelements, Abschirmelements und/oder Schwingelements, und
    • Ermitteln wenigstens eines aktuellen Betriebsparameters und/oder Prozessparameters der Vorrichtung in Abhängigkeit von der erfassten Schwingungseigenschaft.
  • Dieses Verfahren wird vorzugsweise mit der Vorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt durchgeführt. Die zu der Vorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt genannten Vorteile gelten für das vorgeschlagene Verfahren ebenfalls. Die zu der Vorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt angegebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für das vorgeschlagene Verfahren entsprechend.
  • Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens weist das Haltelement, das Abschirmelement und/oder das Schwingelement eine vorbestimmte Fläche aus einem bestimmten Material auf, und das Verfahren umfasst ferner die Schritte:
    • Erfassen der Schwingungseigenschaft zu wenigstens zwei unterschiedlichen Zeitpunkten, und
    • Ermitteln einer aktuellen Ätzrate des bestimmten Materials in Abhängigkeit einer Veränderung der Schwingungseigenschaft.
  • Je nach dem, um welches Material es sich bei dem bestimmten Material handelt und welche Zusammensetzung die Prozessatmosphäre aufweist, insbesondere welche Prozessgase aktuell zugeführt werden und/oder in einem vorhergehenden Prozess zugeführt wurden, kann das Material einer spontanen Ätzung durch das restliche in der Prozessatmosphäre vorhandene Prozessgas unterliegen. Unter dem Begriff „spontane Ätzung“ wird hierbei verstanden, dass ein Materialabtrag stattfindet, ohne dass dies erwünscht und/oder durch Energiezufuhr oder dergleichen zu dem aktuellen Zeitpunkt gezielt ausgelöst ist. Durch den Ätzvorgang nimmt eine schwingende Masse und/oder eine Dicke des schwingenden Elements ab, weshalb sich beispielsweise die Resonanzfrequenz des schwingenden Elements verändert. Hieraus lässt sich ein mittlerer Materialabtrag über den Beobachtungszeitraum ermitteln und somit auch die aktuelle Ätzrate bestimmen. Aus der Ätzrate kann beispielsweise auf ein Partialdruck des Ätzgases in der Prozessatmosphäre und/oder auf eine Restgaskonzentration des Ätzgases geschlossen werden. Das Verfahren eignet sich damit insbesondere dazu, eine Kontamination des Vakuumgehäuses mit unerwünschten Gasen zu bestimmen, wobei das unerwünschte Gas insbesondere ein Prozessgas eines vorhergehenden Prozesses sein kann.
  • In Ausführungsformen des Verfahrens wird der Teilchenstrahl zum Durchführen eines Teilchenstrahl-induzierten Ätzprozesses auf die vorbestimmte Fläche eingestrahlt, insbesondere fokussiert eingestrahlt. Hiermit lässt sich insbesondere feststellen, ob in der Prozessatmosphäre ein aktivierbares Vorläufergas eines Ätzgases enthalten ist sowie dessen Konzentration. Alternativ oder zusätzlich kann eine aktuelle Ätzrate für einen geplanten Ätzprozess auf der Probe ermittelt werden, wobei beispielsweise Betriebsparameter der Vorrichtung angepasst werden können, um die Ätzrate gezielt zu beeinflussen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses ferner die Schritte:
    • Zuführen eines Prozessgases zu dem Halteelement, dem Abschirmelement und/oder dem Schwingelement,
    • Einstrahlen des Teilchenstrahls auf eine vorbestimmte Fläche des Halteelements, des Abschirmelements und/oder des Schwingelements zum Durchführen eines Teilchenstrahl-induzierten Depositionsprozesses und/oder Ätzprozesses auf der vorbestimmten Fläche,
    • Erfassen der Schwingungseigenschaft zu wenigstens zwei unterschiedlichen Zeitpunkten, zwischen denen der Teilchenstrahl eingestrahlt wurde, und
    • Ermitteln einer Abscheiderate des Teilchenstrahl-induzierten Depositionsprozesses oder reiner Ätzrate des Teilchenstrahl-induzierten Ätzprozesses in Abhängigkeit einer Veränderung der Schwingungseigenschaft.
  • Alternativ und/oder zusätzlich zu der Abscheiderate können weitere Eigenschaften des Deponats, wie eine Dichte, ermittelt werden. Hierzu wird beispielsweise die Masse des Deponats auf Basis der Schwingungseigenschaft ermittelt und es wird das Volumen des Deponats auf Basis einer Mikroskopaufnahme, insbesondere einer elektronenmikroskopischen Aufnahme, des Deponats ermittelt.
  • Als Prozessgase, die zur Abscheidung von Material oder zum Aufwachsen von erhabenen Strukturen geeignet sind, kommen insbesondere Alkylverbindungen von Hauptgruppenelementen, Metallen oder Übergangselementen in Betracht. Beispiele hierfür sind Cyclopentadienyl-Trimethyl-Platin CpPtMe3 (Me = CH4), Methylcyclopentadienyl-Trimethyl-Platin MeCpPtMe3, Tetramethylzinn SnMe4, Trimethylgallium GaMe3, Ferrocen Cp2Fe, bis-Aryl-Chrom Ar2Cr, und/oder Carbonyl-Verbindungen von Hauptgruppenelementen, Metallen oder Übergangselementen, wie beispielsweise Chrom-Hexacarbonyl Cr(CO)6, Molybdän-Hexacarbonyl Mo(CO)6, Wolfram-Hexacarbonyl W(CO)6, Dicobalt-Octacarbonyl Co2(CO)8, Triruthenium-Dodecacarbonyl Ru3(CO)12, Eisen-Pentacarbonyl Fe(CO)5, und/oder Alkoxydverbindungen von Hauptgruppen-elementen, Metallen oder Übergangselementen, wie beispielsweise Tetraethylorthosilicat Si(OC2H5)4, Tetraisopropoxytitan Ti(OC3H7)4, und/oder Halogenidverbindungen von Hauptgruppenelementen, Metallen oder Übergangselementen, wie beispielsweise Wolfram-Hexafluorid WF6, Wolfram-Hexachlorid WCl6, TitanTetrachlorid TiCl4, Bor-Trifluorid BF3, Silicium-Tetrachlorid SiCl4, und/oder Komplexe mit Hauptgruppenelementen, Metallen oder Übergangselementen, wie beispielsweise Kupfer-bis-Hexa-Fluoroacetylacetonat Cu(C5F6HO2)2, Dimethyl-Gold-Trifluoro-Acetylacetonat Me2Au(C5F3H4O2), und/oder organische Verbindungen wie Kohlenstoffmonoxid CO, Kohlenstoffdioxid CO2, aliphatische und/oder aromatische Kohlenwasserstoffe, und dergleichen mehr.
  • Als Prozessgase, die zum Ätzen von Material geeignet sind, kommen beispielsweise in Betracht: Xenondifluorid XeF2, Xenondichlorid XeCl2, Xenontetrachlorid XeCl4, Wasserdampf H2O, schweres Wasser D2O, Sauerstoff O2, Ozon O3, Ammoniak NH3, Nitrosylchlorid NOCl und/oder eine der folgenden Halogenidverbindungen: XNO, XONO2, X2O, XO2, X2O2, X2O4, X2O6, wobei X ein Halogenid ist. Weitere Prozessgase zum Ätzen von Material sind in der US-Patentanmeldung der Anmelderin mit der Nr. 13/0 103 281 angegeben.
  • Zusatzgase, die beispielsweise in Anteilen dem Prozessgas beigemischt werden können um den Bearbeitungsprozess besser zu kontrollieren, umfassen beispielsweise oxidierende Gase wie Wasserstoffperoxid H2O2, Distickstoffoxid N2O, Stickstoffoxid NO, Stickstoffdioxid NO2, Salpetersäure HNO3 und weitere sauerstoffhaltige Gase, und/oder Halogenide wie Chlor Cl2, Chlorwasserstoff HCl, Fluorwasserstoff HF, Iod I2, Iodwasserstoff HI, Brom Br2, Bromwasserstoff HBr, Phosphortrichlorid PCl3 Phosphorpentachlorid PCl5, Phosphortrifluorid PF3 und weitere halogenhaltige Gase, und/oder reduzierende Gase, wie Wasserstoff H2, Ammoniak NH3, Methan CH4 und weitere wasserstoffhaltige Gase. Diese Zusatzgase können beispielsweise für Ätzprozesse, als Puffergase, als Passivierungsmittel und dergleichen mehr Verwendung finden.
  • „Ein“ ist vorliegend nicht zwingend als beschränkend auf genau ein Element zu verstehen. Vielmehr können auch mehrere Elemente, wie beispielsweise zwei, drei oder mehr, vorgesehen sein. Auch jedes andere hier verwendete Zählwort ist nicht dahingehend zu verstehen, dass eine Beschränkung auf genau die genannte Anzahl von Elementen gegeben ist. Vielmehr sind zahlenmäßige Abweichungen nach oben und nach unten möglich, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
  • Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.
    • 1 zeigt eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform einer Vorrichtung zum Analysieren und/oder Bearbeiten einer Probe mit einem Teilchenstrahl;
    • 2 zeigt eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform einer Vorrichtung zum Analysieren und/oder Bearbeiten einer Probe mit einem Teilchenstrahl;
    • 3 zeigt eine schematische Ansicht eines Abschirmelements mit mehreren Teststrukturen;
    • 4 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer weiteren Vorrichtung zum Analysieren und/oder Bearbeiten einer Probe mit einem Teilchenstrahl;
    • 5 zeigt eine schematische Ansicht eines Schwingelements zum Bestimmen einer Abscheiderate oder einer Ätzrate;
    • 6 zeigt ein beispielhaftes Diagramm mit zwei Messkurven als Beispiele für eine erfasste Schwingungseigenschaft;
    • 7 zeigt eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels für ein Haltelement mit einem Abschirmelement und einer Erregereinheit;
    • 8 zeigt eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform der weiteren Vorrichtung zum Analysieren und/oder Bearbeiten einer Probe mit einem Teilchenstrahl;
    • 9 zeigt in zwei schematischen Darstellungen ein Ermitteln einer Verweilzeit eines Prozessgases auf einer Oberfläche;
    • 10 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels für ein erstes Verfahren zum Analysieren und/oder Bearbeiten einer Probe;
    • 11 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels für ein zweites Verfahren zum Analysieren und/oder Bearbeiten einer Probe; und
    • 12 zeigt ein Beispiel für eine Teststruktur zum Überprüfen einer Auflösung eines Elektronenmikroskops.
  • In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist. Ferner sollte beachtet werden, dass die Darstellungen in den Figuren nicht notwendigerweise maßstabsgerecht sind.
  • 1 zeigt eine schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung 100 zum Analysieren und/oder Bearbeiten einer Probe 10 mit einem Teilchenstrahl 114. Die Vorrichtung 100 ist vorzugsweise in einem nicht dargestellten Vakuumgehäuse angeordnet. Die Vorrichtung 100 umfasst eine Bereitstellungseinheit 110 zum Bereitstellen des Teilchenstrahls 114 und einen Probentisch 102 zum Halten der Probe 10, der unterhalb der Bereitstellungseinheit 110 angeordnet ist. Es sei angemerkt, dass die Probe 10 nicht Bestandteil der Vorrichtung 100 ist, sondern in der 1 lediglich zur Veranschaulichung dargestellt ist.
  • Die Probe 10 ist beispielsweise eine Lithographiemaske mit einer Strukturgröße im Bereich von 10 nm - 10 µm. Es kann sich dabei zum Beispiel um eine transmissive Lithographiemaske für die DUV-Lithographie (DUV: „deep ultra violet“, Arbeitslichtwellenlängen im Bereich von 30 - 250 nm) oder eine reflektive Lithographiemaske für die EUV-Lithographie (EUV: „extreme ultra violet“, Arbeitslichtwellenlängen im Bereich von 1 - 30 nm) handeln. Die Bearbeitungsprozesse, die mit der Vorrichtung 100 an der Probe 10 durchgeführt werden, umfassen beispielsweise Ätzprozesse, bei denen lokal ein Material von der Oberfläche der Probe 10 abgetragen wird, Abscheideprozesse, bei denen lokal ein Material auf die Oberfläche der Probe 10 aufgetragen wird, und/oder ähnliche lokal aktivierte Vorgänge, wie das Ausbilden einer Passivierungsschicht oder ein Kompaktieren einer Schicht.
  • Die Bereitstellungseinheit 110 umfasst insbesondere eine Teilchenstrahlerzeugungseinheit 112, die den Teilchenstrahl 114 erzeugt. Der Teilchenstrahl 114 besteht aus geladenen Teilchen, beispielsweise aus Ionen oder aus Elektronen. In dem Beispiel der 1 handelt es sich um einen Elektronenstrahl. Die Bereitstellungseinheit 110 wird daher auch als Elektronensäule bezeichnet, wobei die Vorrichtung 100 beispielsweise ein Rasterelektronenmikroskop ausbildet. Der Elektronenstrahl 114 wird mittels in der 1 nicht gezeigten Strahlführungselementen geführt. Man spricht hierbei auch von einer Elektronenoptik. Weiterhin kann die Elektronensäule 110 in der 1 nicht gezeigte Detektoren zum Erfassen eines Elektronensignals, das beispielsweise von Rückstreuelektronen und/oder von Sekundärelektronen stammt, aufweisen.
  • Die Elektronensäule 110 weist ein eigenes Vakuumgehäuse auf, das beispielsweise auf einen Restgasdruck von 10-6 mBar - 10-8 mBar evakuiert ist. An der Unterseite ist eine Öffnung 116 für den Elektronenstrahl 114 angeordnet. Die Öffnung 116 wird von einem Abschirmelement 130 überdeckt, das mittels eines Halteelements 120 an der Öffnung 116 befestigt ist. Das Halteelement 120 umfasst beispielsweise mehrere Schrauben, um das Abschirmelement mit der Elektronensäule 110 zu verschrauben.
  • Das Abschirmelement 130 ist flächig ausgebildet und weist ein elektrisch leitfähiges Material auf. Das Abschirmelement ist vorzugsweise aus einem Material gebildet, das gegenüber der Prozessgas-Atmosphäre inert ist und das die vorgesehenen Prozesse nicht oder nur geringfügig beeinflusst. Beispielsweise ist das Abschirmelement 130 aus Gold gebildet. Das Abschirmelement 130 hat einen bezüglich des Probentischs 102 und der Probe 10 konvexen Abschnitt 117. Der konvexe Abschnitt 117 wölbt sich in Richtung des Probentischs 102. Der konvexe Abschnitt 117 weist eine Durchtrittsöffnung 132 für einen Durchtritt des Teilchenstrahls 114 auf. Die Durchtrittsöffnung 132 umfasst insbesondere einen dem Probentisch 102 nächstliegenden Punkt des konvexen Abschnitts 117. Der Abstand des Abschirmelements 130 von dem Probentisch 102 oder der Probe 10 ist damit im Bereich der Durchtrittsöffnung 132 am geringsten. Der Abstand der Durchtrittsöffnung 132 von der Probe 10 beträgt im Betrieb der Vorrichtung 100 vorzugsweise zwischen 5 µm - 30 µm, bevorzugt 10 µm. Vorzugsweise weist der Probentisch 102 eine Positioniereinheit (nicht gezeigt) auf, mittels welcher ein Abstand des Probentischs 102 von der Elektronensäule 110 einstellbar ist.
  • Die Abschirmeinheit 116 kann einen ebenen Bereich aufweisen, aus welchem der konvexe Abschnitt 117 hervorsteht. Der ebene Bereich erstreckt sich vorzugsweise in radialer Richtung von einem oberen Ende des konvexen Abschnitts 117. Ein Übergangsabschnitt, in dem der ebene Bereich in den konvexen Abschnitt 117 übergeht, kann eine konkave Krümmung aufweisen. Das Abschirmelement 116 ist beispielsweise an einem äußeren Rand des ebenen Bereichs an der Öffnung 114 der Elektronensäule 110 befestigt.
  • Das Abschirmelement 130 ist in diesem Beispiel auf Erdpotential gelegt. Damit ist das Abschirmelement 130 dazu eingerichtet, ein elektrisches Feld E abzuschirmen. Um dies zu verdeutlichen, sind in der 1 beispielhaft Ladungen Q dargestellt, die auf der Probe 10 vorhanden sind, die ein elektrisches Feld E erzeugen. Insbesondere bei Proben 10, die elektrisch nicht oder nur wenig leitend sind (zumindest abschnittsweise), kommt es bei einer Einstrahlung des Elektronenstrahls 114 auf die Probe 10 zu einer Aufladung der Probe 10 und damit zur Ausbildung des elektrischen Feldes E, wie in der 1 dargestellt. In der 1 sind beispielhaft negative Ladungen Q, die durch Einstrahlen des Elektronenstrahls 114 entstehen, gezeigt.
  • Auf dem Abschirmelement 130 ist eine Teststruktur 200 angeordnet. Die Teststruktur 200 kann wie nachfolgend anhand der 3 näher erläutert ausgebildet sein und eine oder mehrere Funktionen bereitstellen. Beispiele für solche Funktionen sind ein Auflösungstest mittels eines Auflösungstestmusters, ein Kontrasttest mittels eines Kontrastmusters (insbesondere ein Materialkontrast und/oder ein Sekundärelektronenkontrast an zumindest einer Kante), oder ein Prozesstest mittels einer Fläche aus einem bestimmten Material, für welches der jeweilige Prozess getestet werden soll. Anstelle von „Testen“ kann man auch von einem „Einstellen“, „Kalibrieren“, „Eichen“ oder „Einfahren“ sprechen.
  • Zwischen der Strahlerzeugungseinheit 112 und dem Abschirmelement 130 ist zusätzlich eine Ausrichteinheit 140 angeordnet, die in diesem Beispiel als eine Strahlablenkungseinheit ausgebildet ist. Die Ausrichteinheit 140 ist dazu eingerichtet, den Elektronenstrahl 114 wahlweise auf die Durchtrittsöffnung 132 oder auf die Teststruktur 200 abzulenken. Hierzu ist die Ausrichteinheit 140 mit einer Spannungsquelle verbunden, die eine Spannung zum Erzeugen eines geeigneten elektrischen Feldes zum Ablenken des Teilchenstrahls 114 bereitstellt. In der 1 ist mit A der Strahlweg gekennzeichnet, wenn die Ausrichteinheit 140 den Elektronenstrahl 114 auf die Durchtrittsöffnung 132 richtet und mit B ist der Strahlweg gekennzeichnet, wenn die Ausrichteinheit 140 den Elektronenstrahl 114 auf die Teststruktur 200 richtet.
  • Ein Umschalten von dem Strahl A auf den Strahlweg B oder umgekehrt kann innerhalb einer kurzen Zeitspanne, die beispielsweise zwischen 1 µs bis zu 1 s liegen kann, erfolgen. Das heißt, dass auch während einem laufenden Analyse- oder Bearbeitungsprozess auf der Probe 10 der Elektronenstrahl 114 regelmäßig auf die Teststruktur 200 gerichtet werden kann, um beispielsweise eine bestimmte Strahleigenschaft oder Prozesseigenschaft zu überwachen.
  • Wenn der Elektronenstrahl 114 auf die Teststruktur 200 gerichtet ist, findet eine Wechselwirkung zwischen dem Elektronenstrahl 114 und der Teststruktur 200 statt. Diese Wechselwirkung kann mit einem Detektor erfasst werden, wie vorstehend bereits genannt. Die Ausrichteinheit 140 kann beispielsweise in Doppelfunktion auch als Detektor genutzt werden, der zurückgestreute Elektronen oder Sekundärelektronen detektiert. Vorzugsweise sind weitere Detektoren vorgesehen, die beispielsweise in weiteren Raumwinkeln in Bezug auf die Teststruktur 200 angeordnet sind und/oder die für Elektronen unterschiedlicher Energie sensitiv sind. In der 1 sind aus Gründen der Übersicht keine zusätzlichen Detektoren dargestellt.
  • Die Vorrichtung 100 umfasst zudem eine Ermittlungseinheit 150, die zum Ermitteln eines Betriebsparameters und/oder eines Prozessparameters der Vorrichtung 100 in Abhängigkeit der erfassten Wechselwirkung eingerichtet ist. Die Ermittlungseinheit 150 ist zum Empfangen entsprechender Messdaten betreffend die Wechselwirkung eingerichtet (aus Gründen der Übersicht sind in der 1 keine Datenleitungen oder dergleichen dargestellt). Die Messdaten können beispielsweise ein Rasterelektronenmikroskop-Bild der Teststruktur umfassen, woraus sich eine aktuelle Auflösung des Elektronenmikroskops ermitteln lässt, was ein Beispiel für einen aktuellen Betriebsparameter der Vorrichtung 100 ist.
  • Da die Teststruktur 200 während des Betriebs der Vorrichtung 100 zum Analysieren und/oder Bearbeiten der Probe 10 nicht störend ist, kann diese in dem Vakuumgehäuse der Vorrichtung 100 verbleiben, wenn die Analyse oder die Bearbeitung der Probe 10 durchgeführt wird. Es ist somit möglich, den aktuellen Betriebsparameter und/oder Prozessparameter in-situ zu bestimmen, also unter im Wesentlichen den gleichen Bedingungen, unter denen die anschließende Analyse und/oder Bearbeitung durchgeführt wird. Damit kann sichergestellt werden, dass die Betriebsparameter und/oder Prozessparameter den gewünschten Wert aufweisen oder so eingestellt sind, dass eine erfolgreiche Analyse und/oder Bearbeitung der Probe 10 möglich ist.
  • 2 zeigt eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform einer Vorrichtung 100 zum Analysieren und/oder Bearbeiten einer Probe 10 mit einem Teilchenstrahl 114. Die Vorrichtung 100 der 2 ist bis auf die nachfolgend erläuterten Unterschiede identisch mit jener der 1. In der 2 ist das Haltelement 120 flächig ausgebildet und mittels einer als Verschiebeinheit ausgebildeten Ausrichteinheit 140 an der Bereitstellungseinheit 110 angeordnet. Die Verschiebeeinheit 140 ist zum Verschieben des Halteelements 120, und mit diesem das an dem Halteelement 120 befestigte Abschirmelement 130, eingerichtet, insbesondere in einer Richtung parallel zu einer Probenoberfläche der Probe 10 und im Wesentlichen senkrecht zu dem Teilchenstrahl 114.
  • Das Abschirmelement 130 ist an dem Halteelement 120 befestigt und in diesem Beispiel flach anstatt konvex ausgebildet, wobei auch das konvex geformte Abschirmelement 130 der 1 verwendet werden kann. Die Erdung des Abschirmelements 130 ist aus Gründen Übersichtlichkeit in der 2 nicht gezeigt.
  • In diesem Beispiel sind ferner jeweils zwei Teststrukturen 200 auf dem Halteelement 120 und auf dem Abschirmelement 130 angeordnet, die vorzugsweise jeweils unterschiedliche Funktionen bereitstellen, also unterschiedlich aufgebaut sind, wie beispielsweise nachfolgend anhand der 3 näher erläutert ist.
  • Durch die Ausrichteinheit 140 kann das Haltelement 120 mit dem Abschirmelement 130 und den Teststrukturen 200 relativ zu dem Teilchenstrahl 114 derart verschoben werden, dass der Teilchenstrahl 114 nicht durch die Durchtrittsöffnung 132 austritt, sondern wahlweise auf eine der Teststrukturen 200 einstrahlt. Anders gesagt wird die jeweilige Teststruktur 200 unter den Teilchenstrahl 114 geschoben. Somit lassen sich auch mit der Vorrichtung 100 der 2 aktuelle Betriebsparameter und/oder Prozessparameter unter Verwendung der Teststrukturen 200 ermitteln.
  • Es sei angemerkt, dass die Vorrichtungen 100 der 1 und der 2 auch miteinander kombiniert werden können. Ferner können diese jeweils eine Prozessgas-Bereitstellungseinheit 170 aufweisen, wie beispielsweise anhand der 8 erläutert.
  • 3 zeigt eine schematische Draufsicht eines Abschirmelements 130 mit mehreren Teststrukturen 202, 204, 206, 208, M1, M2. Das Abschirmelement 130 weist hier eine Netzstruktur mit mehreren Durchtrittsöffnungen 132 auf, von denen nur die mittlere mit einem Bezugszeichen gekennzeichnet ist. Das Abschirmelement 130 weist beispielsweise eine konvexe Form auf, wie in der 1 dargestellt, wobei die mittlere Durchtrittsöffnung 132 die am tiefsten liegende ist (die der Probe 10 am nächsten liegende). Die weiteren Durchtrittsöffnungen 132 können auch zu einem Durchtritt des Teilchenstrahls 114 (siehe 1 oder 2) genutzt werden. In diesem Beispiel dienen diese jedoch insbesondere als eine Durchlassöffnung für Prozessgas PG (siehe 8 oder 9), wenn das Prozessgas PG wie anhand der 8 beschrieben von oben zugeführt wird (siehe 8).
  • In oder an einigen der randnahen Durchtrittsöffnungen 132 sind Teststrukturen 202, 204, 206, 208, M1, M2 zum Bereitstellen unterschiedlicher Funktionen zum Ermitteln aktueller Betriebsparameter und/oder Prozessparamater angeordnet. Die Struktur 202 weist beispielsweise eine Ortsauflösung bei Frequenzen zwischen 1/µm - 1000/µm auf. Die Struktur 202 kann beispielsweise eine topographische Struktur umfassen und/oder kann eine strukturierte Anordnung verschiedener Materialien umfassen. In einem Beispiel umfasst die Struktur Goldcluster oder Gold-Nanopartikel auf einer Oberfläche, wie beispielsweise auf einem Kohlenstoff-Substrat (siehe auch 12), wobei die Goldcluster beispielsweise Größen zwischen 2,5 nm - 500 nm aufweisen.
  • Die Teststruktur 203 besteht aus wenigstens zwei unterschiedlichen Materialien M1, M2 und stellt damit einen Materialkontrast bereit. Es handelt sich insbesondere um bestimmte Materialien M1, M2, die derart ausgewählt sind, dass ein bestimmter Materialkontrast bereitgestellt wird, mit dessen Hilfe ein Detektor oder mehrere Detektoren der Vorrichtung 100 kalibrierbar sein können. Vorzugsweise besteht die Teststruktur 203 aus mehr als zwei Materialien um entsprechend unterschiedliche Materialkontraste bereitzustellen. Beispiele für mögliche Materialien M1, M2 sind C, Cr, Mo, Si, Ta, Ru, W, Rh, Pt, Re sowie Au, wobei unterschiedliche Kombinationen von zwei oder mehr als zwei dieser Materialien M1, M2 möglich sind. Bei den vorstehend genannten Materialien handelt es sich um leitfähige Materialien. Es können auch nicht-leitfähige Materialien, wie Quarz, Saphir oder dergleichen Verwendung finden. In bevorzugten Ausführungsformen werden zwei oder mehr Materialien M1, M2 kombiniert, die einen möglichst hohen Unterschied in ihrer Ordnungszahl (Kernladungszahl) aufweisen.
  • Weiterhin sind zwei vorbestimmte Flächen 204, 206 vorhanden, die zum Durchführen von Teilchenstrahl-induzierten Abscheideprozessen und/oder von Teilchenstrahl-induzierten Ätzprozessen vorgesehen und geeignet sind. Die vorbestimmten Flächen 204, 206 bestehen vorzugsweise aus dem gleichen Material, wie das zu ätzende Material der Probe 10 (siehe 1 oder 2) oder das Material der Probe 10 an der Stelle, an der ein Abscheideprozess durchgeführt werden soll. Beispiele hierfür sind Cr, MoSi, SiN, SiON, Ta, TaN, TaBN, Ru oder auch Quarz.
  • Wenn das Material M1, M2, aus dem die Teststruktur 203 und/oder die vorbestimmten Flächen 204, 206 gebildet sind, elektrisch isolierend ist, kann zusätzlich eine Abschirmeinheit für die Teststruktur 203 und die vorbestimmten Flächen 204, 206 vorgesehen sein (nicht dargestellt). Diese Abschirmeinheit würde ein elektrisches Feld, das von einer Aufladung der Teststruktur 203 und/oder der vorbestimmten Fläche 204, 206 durch den einstrahlenden Teilchenstrahl herrührt, entgegen der Strahlrichtung abschirmen, so dass durch Aufladung hervorgerufene elektrostatische Effekte vermieden oder reduziert werden können. Dies erhöht eine Zuverlässigkeit der Ergebnisse, die unter Verwendung der Teststruktur 203 und/oder der vorbestimmten Fläche 204, 206 ermittelt werden.
  • Zusätzlich weist das Abschirmelement 130 in einer der Durchtrittsöffnungen 132 eine Anordnung umfassend eine Erregereinheit 160 und ein Schwingelement 208 auf. Das Schwingelement 208 umfasst hierbei zwei einzelne Cantilever, die unabhängig voneinander Schwingungen ausführen können. Die Cantilever können aus unterschiedlichen Materialien bestehen und/oder unterschiedliche Geometrien aufweisen. Die Erregereinheit 160 ist dazu eingerichtet, das Schwingelement 208 zu einer mechanischen Schwingung anzuregen. Die Erregereinheit 160 umfasst beispielsweise einen piezoelektrischen Aktuator. Die Erregereinheit 160 kann zugleich als Erfassungseinheit dienen, die zum Erfassen einer Schwingungseigenschaft der von dem Schwingelement 208 ausgeführten Schwingung eingerichtet ist. Auf Basis der erfassten Schwingungseigenschaft kann auf weitere Betriebsparameter und/oder Prozessparameter geschlossen werden. Die somit bereitgestellte Funktion wird detailliert anhand der 4 - 9 beschrieben.
  • Wenn das vorstehend beschriebene Abschirmelement 130 in einer der Vorrichtungen 100 der 1 oder der 2 verwendet wird, so kann der Teilchenstrahl 114 unter Verwendung der Ausrichteinheit 140 wahlweise auf jede der Strukturen 202, 203, 204, 206, 208 gerichtet werden, um in Abhängigkeit der erfassten Wechselwirkung des Teilchenstrahls 114 mit der jeweiligen Struktur 202, 203, 204, 206, 208 korrespondierende Betriebsparameter und/oder Prozessparameter der Vorrichtung 100 zu ermitteln.
  • Es sei angemerkt, dass das Abschirmelement 130 in Ausführungsformen nur einzelne der beschriebenen Strukturen 202, 203, 204, 206, 208, M1, M2 aufweisen kann und/oder weitere derartige Strukturen aufweisen kann. Sofern das Abschirmelement 130 das Schwingelement 208 und die Erregereinheit 160 aufweist und die Vorrichtung 100, 400 zusätzlich eine Erfassungseinheit 162 (siehe 4 oder 8) zum Erfassen einer Schwingungseigenschaft des schwingenden Schwingelements 208 aufweist, dann vereint die Vorrichtung 100, 400 die Merkmale und Funktionen der Vorrichtungen 100 der 1 oder 2 mit jenen der Vorrichtung 400 der 4 oder 8.
  • 4 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer Vorrichtung 400 zum Analysieren und/oder Bearbeiten einer Probe 10 mit einem Teilchenstrahl 114. Der Grundaufbau der Vorrichtung 400 entspricht jenem der Vorrichtungen der 1 und 2. Eine Teststruktur 200, wie anhand der 1 oder 2 erläutert, weist die Vorrichtung 400 in diesem Beispiel nicht auf, dafür weist die Vorrichtung 400 zusätzlich eine Erregereinheit 160 auf, die zum Anregen eines an der Erregereinheit 160 angeordneten Schwingelements 208 zu mechanischen Schwingungen eingerichtet ist. Zudem ist eine optische Erfassungseinheit 162 oberhalb des Schwingelements 208 angeordnet, das auf Basis optischer Messungen eine Schwingungseigenschaft A(f), cp(f) (siehe 6) des Schwingelements 208 erfasst und beispielsweise an die Ermittlungseinheit 150 ausgibt. Die genauere Funktionsweise der Erregereinheit 160 des Schwingelements 208 und der Erfassungseinheit 162 ist nachfolgend anhand der 5 und 6 genauer erläutert.
  • Auf Basis der erfassten Schwingungseigenschaft A(f), φ(f) kann ein Betriebsparameter und/oder ein Prozessparameter der Vorrichtung 400 ermittelt werden, beispielsweise ein Partialdruck eines Prozessgases, eine Zusammensetzung einer Prozessatmosphäre, eine Ätzrate und/oder eine Depositionsrate. Auch dies ist nachfolgend detailliert erläutert.
  • Es sei angemerkt, dass die vorstehend anhand der Vorrichtung 400 beschriebenen Merkmale auch gemeinsam mit den Merkmalen der Vorrichtung 100 der 1 und/oder 2 integriert werden können. Beispielsweise kann die Ausrichteinheit 140 wie anhand der 1 erläutert ausgebildet sein oder es ist eine zusätzliche Ausrichteinheit 140 vorgesehen. Weiterhin kann die Ausrichteinheit 140 in Ausführungsformen auch ganz entfallen.
  • 5 zeigt eine schematische Ansicht eines Schwingelements 208, welches zum Bestimmen einer Abscheiderate oder einer Ätzrate nutzbar ist. Es handelt sich beispielsweise um das in der Vorrichtung 400 der 4 vorhandenen und/oder an dem Abschirmelement 130 der 3 angeordneten Schwingelement 208. Eine Erregereinheit 160 ist zum Anregen des Schwingelements 208 zu mechanischen Schwingungen W eingerichtet. Das Schwingelement 208 ist beispielhaft als ein Cantilever ausgebildet. Der Cantilever 208 weist an einem vorderen Ende eine vorbestimmte Fläche 204 auf, die beispielsweise aus Chrom besteht und die zum Durchführen eines Teilchenstrahl-induzierten Ätzprozesses vorgesehen ist.
  • Eine Erfassungseinheit 162 zum Erfassen einer Schwingungseigenschaft A(f), φ(f) (siehe 6) umfasst einen Laser 163 und einen Photodetektor 164. Dieses Messprinzip ist von Rasterkraftmikroskopen her bekannt.
  • Indem der Teilchenstrahl 114 auf die vorbestimmte Fläche 204 eingestrahlt wird, kann ein Ätzprozess ausgelöst werden, insbesondere wenn in der Prozessatmosphäre um den Cantilever 208 herum ein Präkursor-Gas vorhanden ist, das durch die Einstrahlung des Teilchenstrahls 114 direkt oder indirekt in ein aktive Spezies überführt werden kann, die dann ihrerseits chemisch mit Atomen der vorbestimmten Fläche 204 unter Bildung eines flüchtigen Edukts reagiert. Durch einen solchen Ätzprozess reduziert sich insbesondere die Masse des Cantilevers 208, was sich durch eine Änderung der erfassten Schwingungseigenschaft A(f), φ(f) erfassen lässt. Mit anderen Worten kann von der Änderung der erfassten Schwingungseigenschaft A(f), φ(f) auf die Massenabnahme des Cantilevers 208 und damit auf die aktuelle Ätzrate in dem Ätzprozess geschlossen werden. Für Abscheideprozesse, bei denen Material auf dem Cantilever 208 deponiert wird, kann dies entsprechend zur Bestimmung einer aktuellen Abscheiderate genutzt werden.
  • 6 zeigt ein beispielhaftes Diagramm mit zwei Messkurven als Beispiele für eine erfasste Schwingungseigenschaft A(f), φ(f). Es handelt sich in diesem Beispiel um die Amplitude A(f) der von dem angeregten Element 120, 130, 208 (siehe 1 - 5) ausgeführten Schwingung als Funktion der Anregungsfrequenz f sowie um eine Phasenverschiebung φ(f) zwischen der Erregerschwingung und der angeregten Schwingung. Die horizontale Achse zeigt die Anregungsfrequenz f und die vertikale Achse zeigt bezüglich der Kurve A(f) die Auslenkung und bezüglich der Kurve φ(f) die Phasenverschiebung. Bei der Resonanzfrequenz fR weist das zu
  • Schwingungen angeregte Element ein Amplitudenmaximum auf. Das dargestellte Beispiel zeigt schematisch die Situation für einen Cantilever mit einem freien Ende. Andere schwingende Systeme können sich anders verhalten. Insbesondere schwingende Systeme mit mehr Freiheitsgraden, die zweidimensionale oder dreidimensionale Schwingungen ausführen, können hierbei ein anderes, insbesondere komplexeres, Verhalten zeigen.
  • Wenn sich, wie vorstehend anhand der 5 erläutert, die Masse des Cantilevers 208 verändert, bewirkt dies beispielsweise eine Verschiebung der Resonanzfrequenz fR. Von der Veränderung der Resonanzfrequenz fR kann auf die Massenänderung geschlossen werden.
  • 7 zeigt eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels für ein Halteelement 120 mit einem Abschirmelement 130 und einer Erregereinheit 160. Bei diesem Beispiel ist die Erregereinheit 160 zum Anregen des Abschirmelements 130 zu mechanischen Schwingungen eingerichtet, wobei das Abschirmelement 130 speziell für diese Funktion angepasst ist. Das heißt, dass das Abschirmelement 130 außer der abschirmenden Wirkung zusätzlich die Funktion eines Schwingelements 208 aufweist. Beispielsweise dient der mittlere Balken des Abschirmelements 130, in dem die Durchtrittsöffnung 132 vorhanden ist, als ein Schwingelement 208, das zwei feste Enden aufweist. Die Erregereinheit 160 ist an dem Halteelement 120 befestigt. Das Halteelement 120 weist in diesem Beispiel weitere Öffnungen für einen Durchtritt von von oben zugeführtem Prozessgas PG (siehe 8 und 9) auf. Diese Öffnungen sind optional. Die Schwingungseigenschaft A(f), φ(f) (siehe 6) des Schwingelements 208 kann, wie beispielsweise anhand der 5 beschrieben, optisch erfasst werden.
  • 8 zeigt eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform der weiteren Vorrichtung 400 zum Analysieren und/oder Bearbeiten einer Probe 10 mit einem Teilchenstrahl 114. Die Vorrichtung 400 weist die gleichen Merkmale auf, wie die anhand der 4 erläuterte Vorrichtung 400. Zusätzlich weist die Vorrichtung 400 eine Prozessgas-Bereitstellungseinheit 170 auf. Diese umfasst ein Prozessgas-Reservoir 171, das beispielsweise das Prozessgas PG in einem festen oder flüssigen Zustand bei tiefer Temperatur enthält, oder auch in einem hochverdichteten gasförmigen Zustand unter hohem Druck enthält. Über eine Leitung 173 kann das Prozessgas PG aus dem Reservoir 171 in die Teilchenstrahl-Bereitstellungseinheit 110 zugeführt werden, insbesondere in einen Bereich direkt über dem Abschirmelement 130, welches vorzugsweise eine Mehrzahl an Öffnungen aufweist, wie beispielsweise in der 3 gezeigt, so dass das Prozessgas PG zu der Probe 10 strömen kann. Man kann diese Zuführung des Prozessgases PG als Zuführung „von oben“ bezeichnen. Alternativ ist es möglich, das Prozessgas PG von seitlich der Probe 10 zuzuführen (nicht gezeigt). Ein Ventil 172 kann zum Regulieren des Prozessgas-Flusses genutzt werden.
  • Das Prozessgas PG kann eine Mischung unterschiedlicher Gasspezies umfassen, wobei unter Gasspezies sowohl reine Elemente, wie H2, He, O2, N2 und dergleichen, als auch Zusammengesetzte Gase wie CH4, NH3, H2O SiH4 und dergleichen verstanden werden. Ein jeweiliger Partialdruck einer jeweiligen Gasspezies ist vorzugsweise über die Zufuhr und/oder Abfuhr der jeweiligen Gasspezies einstellbar, insbesondere über Ventile 172 sowie Vakuumpumpen (nicht gezeigt).
  • Es sei angemerkt, dass die in der 8 gezeigte Prozessgas-Bereitstellungseinheit 170 auch mit den Vorrichtungen 100 der 1 oder 2 verwendbar ist.
  • 9 zeigt in zwei schematischen Darstellungen ein Ermitteln einer Verweilzeit eines Prozessgases PG auf einer Oberfläche eines Schwingelements 208, das als ein Cantilever ausgebildet ist und das mittels einer (nicht gezeigten) Erregereinheit 160 (siehe 3, 4, 5, 7, 8) zu mechanischen Schwingungen anregbar ist. Eine (nicht gezeigte) Erfassungseinheit 162 (siehe 3, 4, 5, 7) ist zum Erfassen einer Schwingungseigenschaft A(f), φ(f) (siehe 6) eingerichtet. In dem ersten Zustand I ist die Prozessatmosphäre PA relativ dicht mit dem Prozessgas PG besetzt. Daher adsorbieren einzelne Moleküle des Prozessgases PG in einer dichten Schicht (Monolage). Damit ist die Masse des Cantilevers 208 um die Masse dieser Monolage erhöht und es stellt sich eine bestimmte Resonanzfrequenz fR (siehe 6) ein. In dem zweiten Zustand II wurde beispielsweise die Gaszufuhr des Prozessgases PG beendet und die Prozessatmosphäre PA wird dünner. Die auf dem Cantilever 208 adsorbierten Moleküle verflüchtigen sich daher ebenfalls, so dass die adsorbierte Masse abnimmt, weshalb sich eine im Vergleich zum Zustand I veränderte Resonanzfrequenz fR ergibt. Durch eine Beobachtung der zeitlichen Veränderung der Resonanzfrequenz fR kann beispielsweise die Verweilzeit des Prozessgases PG auf dem Cantilever 208 ermittelt werden. Es sei angemerkt, dass anstelle der Resonanzfrequenz fR auch andere Schwingungseigenschaften zur Ermittlung dieses Prozessparameters und/oder anderer Betriebsparameter oder Prozessparameter erfasst und ausgewertet werden können.
  • 10 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels für ein erstes Verfahren zum Analysieren und/oder Bearbeiten einer Probe 10 (siehe 1, 2, 4 oder 8) mittels eines Analyse- und/oder Bearbeitungsprozesses in einer Vorrichtung 100, 400. In einem Schritt S10 wird eine Teststruktur 200 (siehe 1 - 3) in einem Vakuumgehäuse der Vorrichtung 100, 400 bereitgestellt. In einem zweiten Schritt S11 wird das Vakuumgehäuse zum Bereitstellen einer Prozessatmosphäre PA (siehe 9) zur Durchführung des Analyse- und/oder Bearbeitungsprozesses evakuiert. Optional umfasst dieser Schritt das Zuführen eines oder mehrere Prozessgase PG (siehe 8 oder 9). In einem dritten Schritt S12 wird der Teilchenstrahl 114 (siehe 1, 2, 4, 5, 8) auf die Teststruktur 200 eingestrahlt. Dieser Schritt umfasst insbesondere ein Ausrichten des Teilchenstrahls 114 auf die Teststruktur 200, beispielsweise mittels einer Ausrichteinheit 140. In einem vierten Schritt S13 wird eine Wechselwirkung des Teilchenstrahls 114 mit der Teststruktur 200 erfasst. Die Wechselwirkung wird insbesondere mittels eines Detektors, wie einem Rückstreuelektronendetektor und/oder einem Sekundärelektronendetektor erfasst. Es können aber auch andere Detektoren, beispielsweise optische Detektoren, verwendet werden. Sofern die Vorrichtung 100, 400 eine Erregereinheit 160 (siehe 3, 4, 5, 7) aufweist, die zum Anregen einer mechanischen Schwingung W (siehe 5) des Halteelements 120 (siehe 1, 2, 4, 8), Abschirmelements 130 (siehe 1, 2, 4, 8) und/oder Schwingelements 208 (siehe 3, 4, 5, 7, 8) eingerichtet ist, und eine Erfassungseinheit 162 (siehe 4, 5, 8) zum Erfassen einer Schwingungseigenschaft A(f), cp(f) (siehe 6) eingerichtet ist, so bildet diese Anordnung eine Kombination der Teststruktur und dem Detektor. In einem fünften Schritt S14 wird wenigstens ein aktueller Betriebsparameter der Vorrichtung 100, 400 und/oder Prozessparameter für den Analyse- und/oder Bearbeitungsprozess in Abhängigkeit der erfassten Wechselwirkung ermittelt. Hierbei werden insbesondere von dem jeweiligen Detektor erfasste Messdaten, die die Wechselwirkung des Teilchenstrahls 114 mit der Teststruktur 200 beschreiben, mittels eines oder mehrerer physikalischer und/oder mathematischer Modelle ausgewertet.
  • Dieses Verfahren kann mit jeder der Vorrichtungen 100, 400 der 1, 2, 4 oder 8 durchgeführt werden. Die Probe 10 ist insbesondere eine Lithographiemaske. Die Teststruktur 200 weist insbesondere gleiche oder ähnliche Materialien und/oder Strukturen wie die Lithographiemaske auf.
  • 11 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels für ein zweites Verfahren zum Analysieren und/oder Bearbeiten einer Probe 10 (siehe 1, 2, 4, 8) mit einem Teilchenstrahl 114 (siehe 1, 2, 4, 8) mittels eines Analyse- und/oder Bearbeitungsprozesses in einer Vorrichtung 100, 400. Die Vorrichtung 100, 400 weist ein von einem Halteelement 120 (siehe 1, 2, 4, 7, 8) gehaltenes Abschirmelement 130 (siehe 1, 2, 4, 7, 8) zur Abschirmung eines elektrischen Feldes E (siehe 1), das von auf der Probe 10 akkumulierten Ladungen Q (siehe 1) erzeugt wird, auf. Ferner weist das Abschirmelement 130 eine Durchtrittsöffnung 132 (siehe 1 - 4, 7, 8) für einen Durchtritt des Teilchenstrahls 114 auf die Probe 10 auf. In einem ersten Schritt S20 des Verfahrens wird ein Vakuumgehäuse der Vorrichtung 100, 400 zum Bereitstellen einer Prozessatmosphäre PA (Siehe 9) zur Durchführung des Analyse- und/oder Bearbeitungsprozesses evakuiert. Optional umfasst dieser Schritt das Zuführen eines oder mehrere Prozessgase PG (siehe 8 oder 9). In einem zweiten Schritt 21 wird das Haltelement 120, das Abschirmelement 130 und/oder ein an dem Haltelement 120 oder dem Abschirmelement 130 angeordnetes Schwingelement 208 (siehe 4, 5, 7, 8, 9) zu mechanischen Schwingungen W (siehe 5) angeregt. In einem dritten Schritt S22 wird eine Schwingungseigenschaft A(f), φ(f) (siehe 6) des zu Schwingungen angeregten Haltelements 120, Abschirmelements 130 und/oder Schwingelements 208 erfasst. Das Erfassen der Schwingungseigenschaft A(f), φ(f) erfolgt insbesondere durch einen optischen Detektor und/oder durch ein elektrostriktives Sensorelement, wie einem Piezokristall. In einem vierten Schritt S23 wird wenigstens ein aktueller Betriebsparameter und/oder Prozessparameters der Vorrichtung 100, 400 in Abhängigkeit der erfassten Schwingungseigenschaft A(f), cp(f) ermittelt. Hierbei werden insbesondere von dem jeweiligen Detektor erfasste Messdaten, die die Wechselwirkung des Teilchenstrahls 114 mit der Teststruktur 200 beschreiben, mittels eines oder mehrerer physikalischer und/oder mathematischer Modelle ausgewertet.
  • Dieses Verfahren kann mit jeder der Vorrichtungen 100, 400 der 1, 2, 4 oder 8 durchgeführt werden. Die Probe 10 ist insbesondere eine Lithographiemaske. Das Haltelement 120, das Abschirmelement 130 und/oder das Schwingelement 208 weisen vorzugsweise eine Teststruktur 200 (siehe 1 - 3) auf.
  • Die anhand der 10 und 11 beschriebenen Verfahren sind insbesondere kombinierbar. Beide Verfahren sind dazu geeignet, einen Analyse- und/oder Bearbeitungsprozess einer Probe 10 mittels einer Vorrichtung 100, 400 zu überwachen und/oder zu optimieren, indem eine jeweils optimale Einstellung der Betriebsparameter und/oder Prozessparameter vorgenommen wird.
  • 12 zeigt Beispiel einer Elektronenmikroskop-Aufnahme IMG einer Teststruktur 200 (siehe 1 - 3) zum Überprüfen einer Auflösung eines Elektronenmikroskops oder auch zum Kalibrieren des Elektronenmikroskops.
  • Es handelt sich bei der verwendeten Teststruktur 200 um Gold-Nanopartikel auf Kohlenstoff. Die Gold-Nanopartikel heben sich in der Aufnahme IMG hell von dem Kohlenstoff-Substrat ab.
  • Auf Basis der Aufnahme IMG lässt sich beispielsweise die mit dem Elektronenmikroskop erreichte Auflösung bestimmen. Vorteilhaft ist hierfür eine Größenverteilung der Gold-Nanopartikel bekannt, beispielsweise aus dem Herstellungsprozess zum Herstellen der Teststruktur und/oder durch Abtasten der Teststruktur mit einem Rasterkraftmikroskop oder dergleichen. Ferner kann auf Basis der Aufnahme IMG ein Strahlprofil des Elektronenstrahls ermittelt werden, indem ein Intensitätsverlauf entlang einer Kante, die beispielsweise von einem Gold-Nanopartikel gegeben ist, analysiert wird.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Probe
    100
    Vorrichtung
    102
    Probentisch
    110
    Bereitstellungseinheit
    112
    Strahlerzeugungseinheit
    114
    Teilchenstrahl
    116
    Öffnung
    117
    konvexer Abschnitt
    120
    Halteelement
    130
    Abschirmelement
    132
    Durchtrittsöffnung
    140
    Ausrichteinheit
    150
    Ermittlungseinheit
    160
    Erregereinheit
    162
    Erfassungseinheit
    163
    Laser
    164
    Photodetektor
    170
    Prozessgas-Bereitstellungseinheit
    171
    Prozessgas-Reservoir
    172
    Ventil
    173
    Leitung
    200
    Teststruktur
    202
    Struktur
    203
    Struktur
    204
    vorbestimmte Fläche
    206
    vorbestimmte Fläche
    208
    Schwingelement
    400
    Vorrichtung
    φ(f)
    Phase (Schwingungseigenschaft)
    A
    Strahlweg
    A(f)
    Amplitude (Schwingungseigenschaft)
    B
    Strahlweg
    E
    Feldlinien
    f
    Frequenz
    fR
    Resonanzfrequenz
    IMG
    Elektronenmikroskop-Aufnahme
    M1
    Material
    M2
    Material
    PA
    Prozessatmosphäre
    PG
    Prozessgas
    Q
    Ladungen
    S10
    Verfahrensschritt
    S11
    Verfahrensschritt
    S12
    Verfahrensschritt
    S13
    Verfahrensschritt
    S14
    Verfahrensschritt
    S20
    Verfahrensschritt
    S21
    Verfahrensschritt
    S22
    Verfahrensschritt
    S23
    Verfahrensschritt
    W
    Schwingung

Claims (9)

  1. Vorrichtung (100) zum Analysieren und/oder Bearbeiten einer Probe (10) mit einem Teilchenstrahl (114), mit: einer Bereitstellungseinheit (110) zum Bereitstellen des Teilchenstrahls (114); einem Abschirmelement (130) zur elektrischen und/oder magnetischen Abschirmung, wobei das Abschirmelement (130) eine Durchtrittsöffnung (132) für einen Durchtritt des Teilchenstrahls (114) auf die Probe (10) aufweist, wobei das Abschirmelement (132) und/oder ein Halteelement (120) zum Halten des Abschirmelements (132) zumindest eine Teststruktur (200) aufweist, einer Ausrichteinheit (140) zum Ausrichten des Teilchenstrahls (114), des Abschirmelements (132) und/oder des Halteelements (120), so dass der Teilchenstrahl (114) auf die Teststruktur (200) einstrahlbar ist, und einer Ermittlungseinheit (150) zum Ermitteln wenigstens eines aktuellen Betriebsparameters und/oder Prozessparameters der Vorrichtung (100) in Abhängigkeit einer Wechselwirkung des Teilchenstrahls (114) mit der Teststruktur (200), wenn der Teilchenstrahl (114) auf die Teststruktur (200) einstrahlt.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Teststruktur (200) eine Struktur (202) mit einer Ortsauflösung bei Ortsfrequenzen von 1/µm - 1000/µm aufweist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Teststruktur (200) wenigstens ein bestimmtes erstes Material (M1) und ein zu dem ersten Material (M1) unterschiedliches bestimmtes zweites Material (M2) zum Bereitstellen eines bestimmten Materialkontrastes aufweist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, ferner aufweisend einen Detektor (140) zum Detektieren von Rückstreuelektronen und/oder von Sekundärelektronen, wobei das bestimmte erste Material (M1) und das bestimmte zweite Material (M2) derart ausgewählt sind, dass mittels des bestimmten Materialkontrastes der Detektor (140) zum Detektieren von Rückstreuelektronen und/oder von Sekundärelektronen kalibrierbar ist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, wobei die Teststruktur (200) eine vorbestimmte Fläche (204, 206) zum Durchführen eines Ätzprozesses und/oder eines Abscheideprozesses aufweist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die vorbestimmte Fläche (204, 206) zum Durchführen des Ätzprozesses und/oder des Abscheideprozesses eine gleiche Materialzusammensetzung wie die Probe (10) aufweist.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, wobei die Teststruktur (200) auf einer der Bereitstellungseinheit (110) zugewandten Seite des Halteelements (120) und/oder des Abschirmelements (130) angeordnet ist.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, wobei die Ausrichteinheit (140) eine Verschiebeeinheit zum in-situ Verschieben des Halteelements (120) und/oder des Abschirmelements (130) und/oder eine Teilchenstrahl-Ablenkungseinheit umfasst, wobei die Teilchenstrahl-Ablenkungseinheit dazu eingerichtet ist, den Teilchenstrahl (114) wahlweise auf die Durchtrittsöffnung (132) oder auf die Teststruktur (200) zu lenken.
  9. Verfahren zum Analysieren und/oder Bearbeiten einer Probe (10) mit einem Teilchenstrahl (114) mittels eines Analyse- und/oder Bearbeitungsprozesses in einer Vorrichtung (100, 400), mit: Bereitstellen (S10) einer Teststruktur (200) in einem Vakuumgehäuse (110) der Vorrichtung (100, 400), Evakuieren (S11) des Vakuumgehäuses (110) zum Bereitstellen einer Prozessatmosphäre (PA) zur Durchführung des Analyse- und/oder Bearbeitungsprozesses, Einstrahlen (S12) des Teilchenstrahls (114) auf die Teststruktur (200), Erfassen (S13) einer Wechselwirkung des Teilchenstrahls (114) mit der Teststruktur (200), und Ermitteln (S14) wenigstens eines aktuellen Betriebsparameters und/oder Prozessparameters der Vorrichtung (100, 400) in Abhängigkeit der erfassten Wechselwirkung.
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