DE102022118006B3

DE102022118006B3 - Verfahren zum Bearbeiten einer Probe, Teilchenstrahlsystem und Computerprogrammprodukt

Info

Publication number: DE102022118006B3
Application number: DE102022118006.9A
Authority: DE
Inventors: Andreas Schmaunz; Gero Walter
Original assignee: Carl Zeiss Microscopy GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Microscopy GmbH
Priority date: 2022-07-19
Filing date: 2022-07-19
Publication date: 2023-11-16
Anticipated expiration: 2042-07-20
Also published as: CN117423596A; US20240029996A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Teilchenstrahlsystem, beispielweise ein Elektronenstrahlsystem oder ein Ionenstrahlsystem oder eine Kombination dieser, sowie ein Verfahren zum Bearbeiten einer Probe in einem solchen Teilchenstrahlsystem unter Verwendung mehrerer unterschiedlicher Prozessgase. Während die Probe in einer Vakuumkammer des Teilchenstrahlsystems angeordnet ist, umfasst ein erfindungsgemäßes Verfahren: Bearbeiten der Probe durch automatisches Zuführen mindestens eines von mehreren unterschiedlichen Prozessgasen zu der Probe mittels einer Prozessgaszuführungsvorrichtung gemäß einer Prozessgaszuführungseinstellung und durch Aktivieren des zugeführten, mindestens einen Prozessgases mit einem Teilchenstrahl geladener Teilchen oder einem Laserstrahl; Messen einer Eigenschaft der bearbeiteten Probe unter Verwendung einer Messvorrichtung, wobei sich die Eigenschaft der Probe in Abhängigkeit des Bearbeitens der Probe ändert; Ändern der Prozessgaszuführungseinstellung so, dass sich ein Verhältnis zuzuführender Mengen der Prozessgase ändert, in Abhängigkeit eines durch das Messen erhaltenen Messergebnisses; und Fortsetzen des Bearbeitens der Probe unter Verwendung der geänderten Prozessgaszuführungseinstellung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Teilchenstrahlsystem, beispielweise ein Elektronenstrahlsystem oder ein Ionenstrahlsystem oder eine Kombination dieser, sowie ein Verfahren zum Bearbeiten einer Probe in einem solchen Teilchenstrahlsystem unter Verwendung einer Mischung aus mehreren unterschiedlichen Prozessgasen und ein Computerprogrammprodukt.
Aus dem Stand der Technik sind Verfahren und Systeme bekannt, bei welchen ein Aktivierungsstrahl, beispielsweise ein Strahl aus geladenen Teilchen oder ein Laserstrahl, dazu eingesetzt wird, eine Probe zu bearbeiten, indem der Aktivierungsstrahl auf einen auswählbaren Bearbeitungsort auf der Probe gerichtet wird, um dort Material an der Probe abzuscheiden oder von der Probe zu entfernen. Zur Abscheidung von Material an der Probe wird ein Prozessgas, welches einen Vorläufer bzw. Precursor des Materials enthält, dem Bearbeitungsort zugeführt und dort durch den Aktivierungsstrahl aktiviert, so dass eine Abscheidung des Materials an dem Bearbeitungsort oder dessen näherer Umgebung erfolgt. Zum Entfernen von Material von der Probe wird dem Bearbeitungsort ein Prozessgas zugeführt und dort durch den Aktivierungsstrahl aktiviert, so dass durch chemische Wechselwirkung zwischen dem aktivierten Prozessgas und der Probe ein Teil der Probe von der Probe gelöst und hierdurch von der Probe entfernt wird.
Beispiele derartiger Systeme sind aus DE 102 08 043 A1 und DE 10 2012 001 267 A1 bekannt.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Systeme ermöglichen zwar die gesteuerte sequenzielle Zufuhr mehrerer Prozessgase zu dem Bearbeitungsort auf der Probe und die Bearbeitung der Probe durch das aktivierte Prozessgas. Es besteht jedoch während des Bearbeitungsprozesses keine Möglichkeit, festzustellen, ob eine den Bearbeitungsprozess definierende Prozessgasbearbeitungseinstellung eine gewünschte Bearbeitung tatsächlich ermöglicht oder nicht.
Zum Stand der Technik gehören ferner US 2009 / 0 230 299 A1 und WO 2006 / 025 968 A2 .
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das bekannte Verfahren zum Bearbeiten einer Probe in einem Teilchenstrahlsystem und das bekannte Teilchenstrahlsystem dahingehend weiterzubilden, dass eine gewünschte Bearbeitung auf einer Probe tatsächlich erreicht wird.
Die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche lösen diese Aufgabe und definieren den Gegenstand der Erfindung. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten einer Probe in einem Teilchenstrahlsystem. Das Teilchenstrahlsystem umfasst: eine Vakuumkammer; eine erste Teilchenstrahlsäule, welche konfiguriert ist, einen ersten Teilchenstrahl aus geladenen Teilchen zu erzeugen und in einen ersten Arbeitsbereich innerhalb der Vakuumkammer zu richten; eine Messvorrichtung, welche zumindest einen ersten Detektor umfasst, wobei der erste Detektor konfiguriert ist, von dem ersten Arbeitsbereich ausgehende, elektrisch geladene Teilchen zu detektieren; eine Prozessgaszuführungsvorrichtung, welche konfiguriert ist, mehrere unterschiedliche Prozessgase gemäß einer Prozessgaszuführungseinstellung in den ersten Arbeitsbereich zu führen; und eine Steuerung, welche konfiguriert ist, die erste Teilchenstrahlsäule und die Prozessgaszuführungsvorrichtung zu steuern und ein Detektionssignal von dem ersten Detektor zu empfangen und zu verarbeiten.
Das Verfahren umfasst: Bearbeiten der Probe in dem ersten Arbeitsbereich durch automatisches Zuführen von mindestens einem Prozessgas der Prozessgase zu der Probe mittels der Prozessgaszuführungsvorrichtung gemäß der Prozessgaszuführungseinstellung und durch Aktivieren der des zugeführten, mindestens einen Prozessgases mit dem ersten Teilchenstrahl gemäß einer Prozessgasaktivierungseinstellung; Messen einer Eigenschaft der bearbeiteten Probe in der Vakuumkammer unter Verwendung der Messvorrichtung, wobei sich die Eigenschaft der Probe in Abhängigkeit des Bearbeitens der Probe ändert; Ändern der Prozessgaszuführungseinstellung so, dass sich ein Verhältnis zuzuführender Mengen der Prozessgase ändert, in Abhängigkeit eines durch das Messen erhaltenen Messergebnisses; und Fortsetzen des Bearbeitens der Probe in dem ersten Arbeitsbereich unter Verwendung der geänderten Prozessgaszuführungseinstellung.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Teilchenstrahlsystem zum Bearbeiten einer Probe. Das Teilchenstrahlsystem umfasst: eine Vakuumkammer; eine erste Teilchenstrahlsäule, welche konfiguriert ist, einen ersten Teilchenstrahl aus geladenen Teilchen zu erzeugen und in einen ersten Arbeitsbereich innerhalb der Vakuumkammer zu richten; eine Messvorrichtung, welche zumindest einen ersten Detektor umfasst, wobei der erste Detektor konfiguriert ist, von dem ersten Arbeitsbereich ausgehende, elektrisch geladene Teilchen zu detektieren; eine Prozessgaszuführungsvorrichtung, welche konfiguriert ist, mehrere unterschiedliche Prozessgase gemäß einer Prozessgaszuführungseinstellung in den ersten Arbeitsbereich zu führen; eine Steuerung, welche konfiguriert ist, die erste Teilchenstrahlsäule und die Prozessgaszuführungsvorrichtung zu steuern und ein Detektionssignal von dem ersten Detektor zu empfangen und zu verarbeiten; wobei die Steuerung ferner konfiguriert ist, die Prozessgaszuführungsvorrichtung gemäß der Prozessgaszuführungseinstellung zu steuern, sodass mindestens ein Prozessgas der mehreren unterschiedlichen Prozessgase mittels der Prozessgaszuführungsvorrichtung zu der Probe in dem ersten Arbeitsbereich geführt wird; wobei die Steuerung ferner konfiguriert ist, die erste Teilchenstrahlsäule gemäß einer Prozessgasaktivierungseinstellung zu steuern, sodass das der Probe zugeführte, mindestens eine Prozessgas mit dem Teilchenstrahl aktiviert wird, wodurch die Probe in dem ersten Arbeitsbereich bearbeitet wird; wobei die Messvorrichtung konfiguriert ist, eine Eigenschaft der Probe in der Vakuumkammer zu messen, wobei sich die Eigenschaft der Probe in Abhängigkeit des Bearbeitens der Probe ändert; wobei die Steuerung ferner konfiguriert ist, die Prozessgaszuführungseinstellung so zu ändern, dass sich ein Verhältnis zuzuführender Mengen der Prozessgase ändert; und wobei die Steuerung ferner konfiguriert ist, die Probe gemäß der geänderten Prozessgaszuführungseinstellung in dem ersten Arbeitsbereich zu bearbeiten.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten einer Probe in einem Teilchenstrahlsystem. Das Teilchenstrahlsystem umfasst: eine Vakuumkammer; eine erste Teilchenstrahlsäule, welche konfiguriert ist, einen ersten Teilchenstrahl aus geladenen Teilchen zu erzeugen und in einen ersten Arbeitsbereich innerhalb der Vakuumkammer zu richten; eine Messvorrichtung, welche zumindest einen ersten Detektor umfasst, wobei der erste Detektor konfiguriert ist, von dem ersten Arbeitsbereich ausgehende, elektrisch geladene Teilchen zu detektieren; einen Laser, welcher konfiguriert ist, einen Laserstrahl zu erzeugen und in einen zweiten Arbeitsbereich innerhalb der Vakuumkammer zu richten; eine Prozessgaszuführungsvorrichtung, welche konfiguriert ist, mehrere unterschiedliche Prozessgase gemäß einer Prozessgaszuführungseinstellung in den zweiten Arbeitsbereich zu führen; und eine Steuerung, welche konfiguriert ist, die erste Teilchenstrahlsäule, den Laser und die Prozessgaszuführungsvorrichtung zu steuern und ein Detektionssignal von dem ersten Detektor zu empfangen und zu verarbeiten.
Das Verfahren umfasst: Bearbeiten der Probe in dem zweiten Arbeitsbereich durch automatisches Zuführen von mindestens einem Prozessgas der Prozessgase zu der Probe mittels der Prozessgaszuführungsvorrichtung gemäß der Prozessgaszuführungseinstellung und durch Aktivieren des zugeführten, mindestens einen Prozessgases mit dem Laserstrahl gemäß einer Prozessgasaktivierungseinstellung; Messen einer Eigenschaft der bearbeiteten Probe in der Vakuumkammer unter Verwendung der Messvorrichtung, wobei sich die Eigenschaft der Probe in Abhängigkeit des Bearbeitens der Probe ändert; Ändern der Prozessgaszuführungseinstellung so, dass sich ein Verhältnis zuzuführender Mengen der Prozessgase ändert, in Abhängigkeit eines durch das Messen erhaltenen Messergebnisses; und Fortsetzen des Bearbeitens der Probe in dem zweiten Arbeitsbereich unter Verwendung der geänderten Prozessgaszuführungseinstellung.
Ein vierter Aspekt der Erfindung betrifft ein Teilchenstrahlsystem zum Bearbeiten einer Probe. Das Teilchenstrahlsystem umfasst: eine Vakuumkammer; eine erste Teilchenstrahlsäule, welche konfiguriert ist, einen ersten Teilchenstrahl aus geladenen Teilchen zu erzeugen und in einen ersten Arbeitsbereich innerhalb der Vakuumkammer zu richten; eine Messvorrichtung, welche zumindest einen ersten Detektor umfasst, wobei der erste Detektor konfiguriert ist, von dem ersten Arbeitsbereich ausgehende, elektrisch geladene Teilchen zu detektieren; einen Laser, welcher konfiguriert ist, einen Laserstrahl zu erzeugen und in einen zweiten Arbeitsbereich innerhalb der Vakuumkammer zu richten; eine Prozessgaszuführungsvorrichtung, welche konfiguriert ist, mehrere unterschiedliche Prozessgase gemäß einer Prozessgaszuführungseinstellung in den zweiten Arbeitsbereich zu führen; eine Steuerung, welche konfiguriert ist, die erste Teilchenstrahlsäule, den Laser und die Prozessgaszuführungsvorrichtung zu steuern und ein Detektionssignal von dem ersten Detektor zu empfangen und zu verarbeiten; wobei die Steuerung konfiguriert ist, die Prozessgaszuführungsvorrichtung gemäß der Prozessgaszuführungseinstellung zu steuern, sodass mindestens ein Prozessgas der mehreren unterschiedlichen Prozessgase mittels der Prozessgaszuführungsvorrichtung zu der Probe in dem zweiten Arbeitsbereich geführt wird; wobei die Steuerung ferner konfiguriert ist, den Laser gemäß einer Prozessgasaktivierungseinstellung zu steuern, sodass das der Probe zugeführte, mindestens eine Prozessgas mit dem Laserstrahl aktiviert wird, wodurch die Probe in dem zweiten Arbeitsbereich bearbeitet wird; wobei die Messvorrichtung konfiguriert ist, eine Eigenschaft der Probe in der Vakuumkammer zu messen, wobei sich die Eigenschaft der Probe in Abhängigkeit des Bearbeitens der Probe ändert; wobei die Steuerung ferner konfiguriert ist, die Prozessgaszuführungseinstellung so zu ändern, dass sich ein Verhältnis zuzuführender Mengen der Prozessgase ändert; und wobei die Steuerung ferner konfiguriert ist, die Probe gemäß der geänderten Prozessgaszuführungseinstellung in dem zweiten Arbeitsbereich zu bearbeiten.
Ein fünfer Aspekt der Erfindung betrifft ein Computerprogrammprodukt, welches computerausführbare Anweisungen umfasst, welche bei Ausführung auf einem Computer, insbesondere einer Steuerung eines Teilchenstrahlsystem, bewirken, dass die Steuerung eines der hierin beschriebenen Verfahren ausführt. Das Computerprogrammprodukt ist beispielsweise ein Datenträger, insbesondere eine CD (compact disk), DVD (digital versatile disk) oder ein anderes Speichermedium, auf welchem die Anweisungen in einer computerausführbaren Form gespeichert sind. Alternativ kann das Computerprogrammprodukt eine computerlesbare Datei in Form eines konkreten Speicherzustands eines Datenspeichers sein. Die Datei kann in einem der Steuerung direkt zugänglichen Speicher oder einem entfernten Speicher gespeichert sein. Die Datei kann von dem entfernten Speicher über eine Kommunikationsverbindung (beispielsweise das Internet) zu dem der Steuerung direkt zugänglichen Speicher übertragen werden.
Die aktivierten Prozessgase können je nach Art und Zusammensetzung bewirken, dass Material aus den zugeführten Prozessgasen auf der Probe abgeschieden wird. Alternativ können die aktivierten Prozessgase je nach Art und Zusammensetzung bewirken, dass Material von der Probe entfernt wird.
Der Fortgang des Bearbeitens wird während der Durchführung des Bearbeitens (d. h. während des Abscheidens von Material auf der Probe oder während des Entfernens von Material von der Probe) durch Messen einer Eigenschaft der bearbeiteten Probe überwacht, und die Prozessgaszuführungseinstellung, welche Parameter der Zuführung der Prozessgase, insbesondere ein Verhältnis zuzuführender Mengen der Prozessgase, definiert, wird während des Bearbeitens in Abhängigkeit der gemessenen Eigenschaft angepasst. Hierdurch ist es möglich, die Parameter der Bearbeitung mit Prozessgasen während der Bearbeitung mit den Prozessgasen auf Grundlage des aktuellen Zustands der Probe anzupassen. Dies ermöglicht es, die Probe so zu bearbeiten, dass eine gewünschte Bearbeitung mit den Prozessgasen auf der Probe tatsächlich erreicht wird.
Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. Hierbei zeigt:

1 eine schematische Darstellung eines Teilchenstrahlsystems,
2 eine schematische Darstellung einer Prozessgaszuführungsvorrichtung,
3 eine Darstellung einer beispielhaften Prozessgasbearbeitungseinstellung,
4 einen zeitlichen Verlauf von Verfahrensschritten eines Verfahrens zum Bearbeiten einer Probe,
5 einen zeitlichen Verlauf von Verfahrensschritten eines weiteren Verfahrens zum Bearbeiten einer Probe,
6 beispielhafte Messergebnisse einer Messvorrichtung des Teilchenstrahlsystems, und
7 eine schematische Darstellung eines weiteren Teilchenstrahlsystems.

1 ist eine schematische Darstellung eines Teilchenstrahlsystems 1 zum Bearbeiten einer Probe 3 unter Verwendung mehrerer unterschiedlicher Prozessgase, welche unter Verwendung eines Teilchenstrahls 12, 15 und/oder eines Laserstrahls 41 aktiviert werden. Das Teilchenstrahlsystem 1 dient zur Bearbeitung der Probe 3, welche an einer Probenhalterung 5 angebracht ist.
Das Teilchenstrahlsystem 1 umfasst in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine Elektronenstrahlsäule 11, welche einen Elektronenstrahl 12 erzeugen kann und in einem Arbeitsbereich der Elektronenstrahlsäule 11 arbeitet. Der Arbeitsbereich der Elektronenstrahlsäule 11 bezeichnet denjenigen räumlichen Bereich, in welchen die Elektronenstrahlsäule 11 den Elektronenstrahl 12 richten kann.
Das Teilchenstrahlsystem 1 umfasst in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ferner eine Ionenstrahlsäule 13, welche einen Ionenstrahl 15 erzeugen kann und in einem Arbeitsbereich der Ionenstrahlsäule 13 arbeitet. Der Arbeitsbereich der Ionenstrahlsäule 13 bezeichnet denjenigen räumlichen Bereich, in welchen die Ionenstrahlsäule 13 den Ionenstrahl 15 richten kann.
Wie in 1 gezeigt ist, arbeiten die Elektronenstrahlsäule 11 und die Ionenstrahlsäule 13 in einem gemeinsamen Arbeitsbereich. Der gemeinsame Arbeitsbereich der Elektronenstrahlsäule 11 und der Ionenstrahlsäule 13 bezeichnet denjenigen räumlichen Bereich, in welchem der Arbeitsbereich der Elektronenstrahlsäule 11 und der Arbeitsbereich der Ionenstrahlsäule 13 überlappen. Nachfolgend wird der gemeinsame Arbeitsbereich der Elektronenstrahlsäule 11 und der Ionenstrahlsäule 13 als ein erster Arbeitsbereich 7 bezeichnet.
Das Teilchenstrahlsystem 1 kann jedoch lediglich eine der beiden Teilchenstrahlsäulen 11 und 13 umfassen. Wenn das Teilchenstrahlsystem 1 lediglich die Elektronenstrahlsäule 11 umfasst, bezeichnet der erste Arbeitsbereich 7 den Arbeitsbereich der Elektronenstrahlsäule 11. Wenn das Teilchenstrahlsystem 1 lediglich die Ionenstrahlsäule 13 umfasst, bezeichnet der erste Arbeitsbereich 7 den Arbeitsbereich der Ionenstrahlsäule 13.
Der von der Elektronenstrahlsäule 11 erzeugte Elektronenstrahl 12 und der von der Ionenstrahlsäule 13 erzeugte Ionenstrahl 15 sind jeweils ein Beispiel eines Aktivierungsstrahls, welcher geeignet ist, Prozessgas zu aktivieren. Der Aktivierungsstrahl muss jedoch nicht notwendigerweise ein Strahl aus geladenen Teilchen sein. Beispielsweise kann der Aktivierungsstrahl der Laserstrahl 41 sein, welcher durch einen Laser 40 erzeugt wird.
Der Laser 40 arbeitet in einem Arbeitsbereich des Lasers 40. Der Arbeitsbereich des Lasers 40 bezeichnet denjenigen räumlichen Bereich, in welchen der Laser 40 den Laserstrahl 41 richten kann. Nachfolgend wird der Arbeitsbereich des Lasers 40 als ein zweiter Arbeitsbereich 8 bezeichnet.
Wie in 1 gezeigt ist, arbeiten die Elektronenstrahlsäule 11, die Ionenstrahlsäule 13 und der Laser 40 in einem gemeinsamen Arbeitsbereich, welcher denjenigen räumlichen Bereich bezeichnet, in welchem der Arbeitsbereich der Elektronenstrahlsäule 11, der Arbeitsbereich der Ionenstrahlsäule 13 und der Arbeitsbereich des Lasers 40 überlappen.
Die Probenhalterung 5 kann so konfiguriert sein, dass sie die Probe 3 in drei Raumrichtungen verlagern kann, um mehrere verschiedene Bearbeitungsorte auf der Oberfläche der Probe 3 mit den Aktivierungsstrahlen 12, 15, 41 bearbeiten zu können. Ferner kann die Probenhalterung 5 dazu konfiguriert sein, eine Orientierung der Probe 3 relativ zu den Aktivierungsstrahlen 12, 15, 41 zu ändern (beispielsweise durch Rotieren, Kippen, etc.).
Die Elektronenstrahlsäule 11 umfasst eine Elektronenquelle 19 mit Elektroden 21 zum Extrahieren eines Elektronenstrahls und Beschleunigen desselben, ein Kondensorlinsensystem 23 zur Formung des Elektronenstrahls 12 und eine Objektivlinse 25, um den Elektronenstrahl 12 in den ersten Arbeitsbereich 7 zu fokussieren. Strahlablenker 27 sind vorgesehen, um den Auftreffort des Elektronenstrahls 12 auf der Probe 3 zu variieren und beispielsweise einen Bereich der Probenoberfläche abzurastern.
Die Ionenstrahlsäule 13 umfasst eine Ionenquelle 33 und Elektroden 35 zur Formung und Beschleunigung des Ionenstrahls 15 sowie Strahlablenker 37 und Fokussierspulen oder Fokussierelektroden 39 (Objektiv), um den Ionenstrahl 15 in den ersten Arbeitsbereich 7 zu fokussieren und dort über einen Bereich der Probe 3 zu rastern.
Das Teilchenstrahlsystem 1 umfasst ferner eine Vakuumkammer 49 mit einer vakuumdichten Wand 51, welche den ersten Arbeitsbereich 7 und den zweiten Arbeitsbereich 8 umgibt, so dass der erste Arbeitsbereich 7 und der zweite Arbeitsbereich 8 in der Vakuumkammer 49 (in einem durch die Vakuumkammer 49 definierten Vakuumvolumen 53) angeordnet sind. Die Vakuumkammer 49 wird über einen Pumpstutzen 55, an welchem eine Vakuumpumpe 56 angeschlossen ist, evakuiert. Die dem ersten Arbeitsbereich 7 zuweisenden Enden der Teilchenstrahlsäulen 11 und 13 ragen in den Vakuumraum 53 hinein und sind gegenüber der Wand 51 abgedichtet. Die Teilchenstrahlsäulen 11 und 13 können separate Anschlüsse 75, welche an die gleichen oder separate Vakuumpumpen angeschlossen sind, aufweisen, um deren Innenräume abzupumpen.
Der Laser 40 umfasst beispielsweise eine nicht gezeigte Laserstrahlquelle und einen nicht gezeigten Laserstrahlablenker, um den Laserstrahl 41 in den zweiten Arbeitsbereich 7 zu richten und dort über einen Bereich der Probe 3 zu rastern. Der Laser 40 kann teilweise oder vollständig in der Vakuumkammer 49 angeordnet sein. Alternativ kann der Laser 40 auch vollständig außerhalb der Vakuumkammer 49 angeordnet sein und der Laserstrahl 41 wird dann über ein Fenster, eine Faser oder dergleichen in die Vakuumkammer 49 geführt.
Das Teilchenstrahlsystem 1 umfasst ferner eine Prozessgaszuführungsvorrichtung 61, welche in 1 schematisch dargestellt ist. 2 zeigt die Prozessgaszuführungsvorrichtung 61 im Detail. Die Prozessgaszuführungsvorrichtung 61 dient dazu, mehrere unterschiedliche Prozessgase 64₁, 64₂, 64₃ einzeln oder als Prozessgasmischung 66 aus den Prozessgasen 64₁, 64₂, 64₃ in einen Arbeitsbereich der Prozessgaszuführungsvorrichtung 61 zu führen. Wenn die Prozessgase 64₁, 64₂, 64₃ bzw. die Prozessgasmischung 66 durch den Elektronenstrahl 12 oder den Ionenstrahl 15 aktiviert werden sollen, ist die Prozessgaszuführungsvorrichtung 61 konfiguriert, die Prozessgase 64₁, 64₂, 64₃ bzw. die Prozessgasmischung 66 dem ersten Arbeitsbereich 7 zuzuführen. In diesem Fall überlappen der Arbeitsbereich der Prozessgaszuführungsvorrichtung 61 und der erste Arbeitsbereich 7. Andererseits, wenn die Prozessgase 64₁, 64₂, 64₃ bzw. die Prozessgasmischung 66 durch den Laserstrahl 41 aktiviert werden sollen, ist die Prozessgaszuführungsvorrichtung 61 konfiguriert, die Prozessgase 64₁, 64₂, 64₃ bzw. die Prozessgasmischung 66 dem zweiten Arbeitsbereich 8 zuzuführen. In diesem Fall überlappen der Arbeitsbereich der Prozessgaszuführungsvorrichtung 61 und der zweite Arbeitsbereich 8.
Das Teilchenstrahlsystem 1 kann eine Positionierungseinrichtung 62 zum Positionieren der Prozessgaszuführungsvorrichtung 61 umfassen. Die Positionierungseinrichtung 62 ist konfiguriert, den Arbeitsbereich der Prozessgaszuführungsvorrichtung 61 zu verlagern. Beispielsweise kann die Prozessgaszuführungsvorrichtung 61 den Arbeitsbereich der Prozessgaszuführungsvorrichtung 61 wahlweise auf den ersten Arbeitsbereich 7 oder den zweiten Arbeitsbereich 8 einstellen.
Das Teilchenstrahlsystem 1 umfasst ferner eine Steuerung 71, welche das Teilchenstrahlsystem 1 steuert. Insbesondere steuert die Steuerung die Teilchenstrahlsäulen 11, 13, den Laser 40 und die Prozessgaszuführungsvorrichtung 61.
Nachfolgend wird die Prozessgaszuführungsvorrichtung 61 mit Bezug zu 1 und 2 beschrieben. In 1 sind ein Gasreservoir 63 (stellvertretend für alle Gasreservoire 63₁, 63₂, 63₃), welches außerhalb der Vakuumkammer 49 angeordnet ist, eine Gasleitung 65 (stellvertretend für alle Gasleitungen 65₁, 65₂, 65₃), welche die Wand 51 der Vakuumkammer 49 durchsetzt, ein Ventil 67 (stellvertretend für alle Ventile 67₁, 67₂, 67₃) und ein Rohr 69 schematisch dargestellt, dessen Ende dem Arbeitsbereich der Prozessgaszuführungsvorrichtung 61 zugewandt ist. Es ist jedoch auch möglich, die Prozessgaszuführungsvorrichtung 61 derart zu gestalten, dass das Gasreservoir 63 innerhalb der Vakuumkammer 49 angeordnet ist, so dass ein Hindurchführen der Gasleitung 65 durch die Wand 51 der Vakuumkammer 49 und eine zugehörige Vakuumdichtung nicht notwendig sind.
Das Ventil 67 der Prozessgaszuführungsvorrichtung 61 wird von der Steuerung 71 gesteuert, um ein in dem Reservoir 63 enthaltenes Prozessgas zu dem Arbeitsbereich der Prozessgaszuführungsvorrichtung 61 hin austreten zu lassen. Dort kann das Prozessgas durch den Teilchenstrahl 12, 15 und/oder den Laserstrahl 41 aktiviert werden, um die Probe 3 zu bearbeiten. Die Steuerung 71 kann ferner die Strahlablenker 27 und 37 steuern, um die Teilchenstrahlen 12 bzw. 15 wahlweise an verschiedene Orte auf der Oberfläche der Probe 3 zu richten, um den Bearbeitungsort, an dem die Aktivierung des zugeführten Prozessgases erfolgt, zu variieren.
In der Darstellung der 2 umfasst die Prozessgaszuführungsvorrichtung 61 drei Reservoire 63₁, 63₂, 63₃ für bis zu drei verschiedene Prozessgase. An jedes der Reservoire 63₁, 63₂, 63₃ ist eine Gasleitung 65₁, 65₂ bzw. 65₃ mit deren erstem Ende 75₁, 75₂ bzw. 75₃ angeschlossen. Hierbei kann jedes der Reservoire selbst ein Absperrventil umfassen oder es kann zwischen den Reservoiren 63₁, 63₂, 63₃ und den ersten Enden 75₁, 75₂, 75₃ der Gasleitungen 65₁, 65₂ bzw. 65₃ jeweils ein Absperrventil 76₁, 76₂, 76₃ vorgesehen sein, welches von Hand oder durch die Steuerung 71 gesteuert geöffnet werden kann, um die Prozessgaszuführungsvorrichtung 61 in Betrieb zu nehmen, oder geschlossen werden kann, um diese dauerhaft außer Betrieb zu nehmen.
An die den ersten Enden 75 gegenüberliegenden zweiten Enden 77₁, 77₂, 77₃ der Gasleitungen 65 sind Ventile 67₁, 67₂ bzw. 67₃ angeschlossen, welche den Durchtritt von Gas durch die Enden 77 der Gasleitungen 65 freigeben oder blockieren können. In dem dargestellten Beispiel sind die Ventile 67 Magnetventile, welche jeweils eine Magnetspule 79₁, 79₂ bzw. 79₃ umfassen, deren Anschlüsse 80₁, 80₂, 80₃ an die Steuerung 71 angeschlossen sind, so dass die Steuerung 71 den Spulen 79 Erregungsströme zuführen kann, um diese wahlweise zu öffnen oder zu schließen. Alternativ zu der obigen Konfiguration, in welcher die Ventile 67₁, 67₂ und 67₃ jeweils nur zwei Zustände einnehmen können, nämlich vollständig geöffnet oder vollständig geschlossen, können auch Ventile verwendet werden, welche jeweils eine variable Dosierung bereitstellen. Das bedeutet, dass eine Durchflussrate durch das Ventil in mehr als zwei Stufen, insbesondere stufenlos, einstellbar ist.
Die in den Reservoiren 63₁, 63₂, 63₃ gespeicherten Prozessgase 64₁, 64₂, 64₃ können durch gleichzeitiges Öffnen mehrerer Ventile 67₁, 67₂, 67₃ in einem Rohr 69 zu einer Prozessgasmischung 66 gemischt werden und über das Rohr 69, dessen erstes Ende 81 dem Arbeitsbereich der Prozessgaszuführungsvorrichtung 61 zugewandt ist, dem Arbeitsbereich der Prozessgaszuführungsvorrichtung 61 zugeführt werden. Hierzu ist ein zweites Ende 83 des Rohres 69 über Verteilerleitungen 85 an die Ventile 67₁, 67₂, und 67₃ angeschlossen.
Alternativ können die in den Reservoiren 63₁, 63₂, 63₃ gespeicherten Prozessgase 64₁, 64₂, 64₃ durch sequenzielles Öffnen und Schließen von jeweils nur einem der Ventile 67₁, 67₂, 67₃ einzeln und nacheinander über das Rohr 69 dem Arbeitsbereich der Prozessgaszuführungsvorrichtung 61 zugeführt werden. Die zugeführten Prozessgase mischen sich in dem Arbeitsbereich der Prozessgaszuführungsvorrichtung 61.
3 zeigt eine Darstellung einer beispielhaften Prozessgasbearbeitungseinstellung 90. Die Prozessgasbearbeitungseinstellung 90 kann in einem Speicher gespeichert sein und durch die Steuerung 71 gelesen und geändert werden. Die Prozessgasbearbeitungseinstellung 90 umfasst eine Prozessgaszuführungseinstellung 91, welche Parameter der Prozessgaszuführung durch die Prozessgaszuführungsvorrichtung 61 definiert, und eine Prozessgasaktivierungseinstellung 92, welche Parameter der Prozessgasaktivierung durch die Teilchenstrahlsäule 11, 13 (bzw. den Laser 40) definiert. Die Steuerung 71 betreibt die Prozessgaszuführungsvorrichtung 61 gemäß der Prozessgaszuführungseinstellung 91. Die Steuerung 71 betreibt die Teilchenstrahlsäule 11, 13 (bzw. den Laser 40) gemäß der Prozessgasaktivierungseinstellung 92. Ein konkretes Beispiel der Prozessgasbearbeitungseinstellung 90 wird mit Bezug zu 3 erläutert.
In dem konkreten Beispiel gibt die Prozessgaszuführungseinstellung 91 der Prozessgasbearbeitungseinstellung 90 an, dass die Ventile 67₁ und 67₂ verwendet werden sollen; das Ventil 67₃ ist hingegen nicht zu verwenden. Das bedeutet, dass die in den Reservoiren 63₁ und 63₂ enthaltenen Prozessgase verwendet werden sollen. Dementsprechend wird die Steuerung 71 die als zu verwenden angegebenen Ventile 67₁ und 67₂ öffnen und schließen, um die in den Reservoiren 63₁ und 63₂ enthaltenen Prozessgase 64₁ und 64₂ dem Arbeitsbereich der Prozessgaszuführungsvorrichtung 61 zuzuführen.
In dem konkreten Beispiel gibt die Prozessgaszuführungseinstellung 91 ferner an, dass die zu verwendenden Ventile in der Reihenfolge 67₁, dann 67₂, also sequenziell, zu verwenden sind. Bei dieser Betriebsweise werden die zu verwendenden Ventile 67₁ und 67₂ einzeln und nacheinander geöffnet und geschlossen, um das jeweilige Prozessgas freizugeben. In dem gezeigten Beispiel wird zuerst das Ventil 67₁ geöffnet und zwar für eine in der Prozessgaszuführungseinstellung 91 angegebene Öffnungsdauer von 4 ms. Mit Ablauf der Öffnungsdauer wird das Ventil 67₁ geschlossen. Danach sind beide Ventile für die Dauer einer in der Prozessgaszuführungseinstellung 91 angegebenen Pause (hier 2 ms) geschlossen. Danach wird das Ventil 67₂ geöffnet und zwar für eine in der Prozessgaszuführungseinstellung 91 angegebene Öffnungsdauer von 10 ms. Mit Ablauf der Öffnungsdauer wird das Ventil 67₂ geschlossen. Danach sind beide Ventile für die Dauer einer in der Prozessgaszuführungseinstellung 91 angegebenen Pause (hier 10 ms) geschlossen. Danach wird diese Sequenz wiederholt. In diesem Fall erfolgt eine Vermischung der Prozessgase nicht in der Prozessgaszuführungsvorrichtung 61, sondern in dem Arbeitsbereich der Prozessgaszuführungsvorrichtung 61.
Das konkrete Beispiel dient lediglich der Erläuterung eines beispielhaften Ablaufs des Zuführens mindestens eines Prozessgases der mehreren Prozessgase durch die Prozessgaszuführungsvorrichtung 61 gemäß der Prozessgaszuführungseinstellung 91. Abweichend von dem obigen Beispiel können mehrere Prozessgase gleichzeitig zugeführt werden. Dazu wird aus mehreren unterschiedlichen Prozessgasen 64₁, 64₂, 64₃ die Prozessgasmischung 66 erzeugt, welche eine Mischung aus mindestens zwei Prozessgasen der Prozessgase gemäß einem in der Prozessgaszuführungseinstellung 91 definierten Mischverhältnis ist. Abweichend von dem obigen Beispiel können mehrere Prozessgaszuführungsvorrichtungen 61 zum Zuführen von mindestens zwei Prozessgasen der Prozessgase 64₁, 64₂, 64₃ verwendet werden, wobei in diesem Fall die Prozessgaszuführungseinstellung 91 die Parameter für die mehreren Prozessgaszuführungsvorrichtungen 61 umfasst. In diesem Fall erfolgt eine Vermischung der Prozessgase 64₁, 64₂, 64₃ nicht in den Prozessgaszuführungsvorrichtungen 61, sondern in dem Arbeitsbereich der Prozessgaszuführungsvorrichtung 61.
Durch die in der Prozessgaszuführungseinstellung 91 festgelegten Parameter wird die Bearbeitung der Probe 3 grundlegend festgelegt. Durch die Prozessgaszuführungseinstellung 91 sind somit explizit oder implizit die Menge einer Abscheidung aus dem jeweiligen Prozessgas und das Verhältnis der Mengen der Abscheidungen aus mehreren Prozessgasen definierbar. Durch die Prozessgaszuführungseinstellung 91 ist bzw. sind somit explizit oder implizit die Menge und/oder Rate einer Entfernung von Material von der Probe definierbar.
In dem konkreten Beispiel gibt die Prozessgasaktivierungseinstellung 92 der Prozessgasbearbeitungseinstellung 90 an, dass die Aktivierung der Prozessgase, die durch die Ventile 67₁ und 67₂ zum Arbeitsbereich der Prozessgaszuführungsvorrichtung 61 geführt werden, mit einer gepulsten Bestrahlung (Bestrahlungsart) aktiviert werden sollen. Nach einer Bestrahlungsdauer von 20 ms, innerhalb welcher die im Arbeitsbereich der Prozessgaszuführungsvorrichtung 61 befindlichen Prozessgase gleichzeitig aktiviert werden, wird die Aktivierung für 6 ms unterbrochen (Pause).
Das konkrete Beispiel dient lediglich der Erläuterung eines beispielhaften Ablaufs des Aktivierens des zugeführten, mindestens einen Prozessgases durch die Teilchenstrahlsäule 11, 13 (bzw. den Laser 40) gemäß der Prozessgasaktivierungseinstellung 92. Abweichend von dem obigen Beispiel kann die Aktivierung kontinuierlich (d. h. ununterbrochen) durchgeführt werden. Abweichend von dem obigen Beispiel kann bei sequenzieller Zufuhr von mindestens zwei Prozessgasen der Prozessgase das jeweilige Prozessgas unmittelbar aktiviert werden, bevor ein anderes Prozessgas zugeführt wird. Beispielsweise kann das Prozessgas, welches über das Ventil 67₁ zugeführt wird, in der Pause nach dem Zuführen aktiviert werden; und das Prozessgas, welches über das Ventil 67₂ zugeführt wird, kann in der Pause nach dem Zuführen aktiviert werden.
Durch die in der Prozessgasaktivierungseinstellung 92 festgelegten Parameter wird die Bearbeitung der Probe 3 grundlegend festgelegt. Durch die Prozessgasaktivierungseinstellung 92 sind somit explizit oder implizit die Menge einer Abscheidung aus dem jeweiligen Prozessgas und das Verhältnis der Mengen der Abscheidungen aus mehreren Prozessgasen definierbar. Durch die Prozessgasaktivierungseinstellung 92 ist bzw. sind somit explizit oder implizit die Menge und/oder Rate einer Entfernung von Material von der Probe definierbar.
Wieder bezugnehmend auf 1 umfasst das Teilchenstrahlsystem 1 ferner eine Messvorrichtung 28, welche konfiguriert ist, eine Eigenschaft der Probe 3 in der Vakuumkammer 49 zu messen, wobei sich die Eigenschaft der Probe 3 in Abhängigkeit des Bearbeitens der Probe 3 ändert. Genauer gesagt, ist die Messvorrichtung 28 konfiguriert, einen aktuellen Wert einer Eigenschaft (zum Beispiel einen aktuellen Wert einer Temperatur) der Probe 3 zu messen; und der aktuelle Wert der Eigenschaft ändert sich aufgrund der Bearbeitung der Probe 3 oder aufgrund des Messvorgangs. Die Messvorrichtung 28 kann einen oder mehrere Detektoren umfassen und kann eine oder mehrere Eigenschaften der Probe 3 (d. h. aktuelle Werte mehrerer Eigenschaften der Probe 3) messen. Insbesondere kann die Messvorrichtung 28 konfiguriert sein, die Eigenschaft der Probe 3 in dem ersten Arbeitsbereich 7 und/oder dem zweiten Arbeitsbereich 8 zu messen.
Die Messvorrichtung 28 umfasst in dem in 1 gezeigten Beispiel einen Detektor 29, welcher innerhalb der Elektronenstrahlsäule 11 angeordnet ist. Die Messvorrichtung 28 umfasst in dem in 1 gezeigten Beispiel ferner ein erstes Element 31 aus einer Gruppe von Elementen (Gruppe unterschiedlicher Detektoren und Manipulatoren), welches innerhalb der Vakuumkammer 49 (aber außerhalb der Elektronenstrahlsäule 11) angeordnet ist. Die Messvorrichtung 28 umfasst in dem in 1 gezeigten Beispiel ferner ein zweites Element 73 aus der Gruppe von Elementen, welches (teilweise) außerhalb der Vakuumkammer 49 angeordnet ist.
Die Gruppe von Elementen (Gruppe unterschiedlicher Detektoren und Manipulatoren) umfasst beispielsweise einen EDX-Detektor, welcher konfiguriert ist, Röntgenstrahlung energiedispersiv zu messen; einen Taster, welcher konfiguriert ist, eine Kraft auf die Probe 3 auszuüben und die ausgeübte Kraft zu messen; eine Heizung, welche konfiguriert ist, die Probe 3 zu heizen; ein Spektrometer für elektromagnetische Strahlung; eine Lichtquelle, welche konfiguriert ist, die Probe 3 zu belichten; und einen Lichtdetektor, welcher konfiguriert ist, von der Probe 3 ausgehendes Licht zu detektieren. Die Messvorrichtung 28 kann andere und/oder zusätzliche Detektoren und Manipulatoren umfassen.
Der Detektor 29 ist beispielsweise dazu konfiguriert, elektrisch geladene Teilchen zu detektieren und ein entsprechendes Detektionssignal an die Steuerung 71 auszugeben. Beispielsweise kann der Detektor 29 dazu konfiguriert sein, durch Wechselwirkung des Elektronenstrahls 12 mit der Probe 3 erzeugte oder freigesetzte Elektronen zu detektieren. In Verbindung mit den Strahlablenkern 27 kann hierdurch ein elektronenmikroskopisches Bild (REM-Bild) eines Bereichs der Probe 3 aufgenommen werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Detektor 29 dazu konfiguriert sein, elektromagnetische Strahlung, wie beispielsweise Licht (Kathodolumineszenz) oder Röntgenstrahlung, zu detektieren.
Der Detektor 31 ist beispielsweise ein EDX-Detektor. Der Detektor 73 ist beispielsweise dazu konfiguriert, einen Gasdruck in dem Vakuumraum 53 zu messen und ein entsprechendes Detektionssignal an die Steuerung 71 auszugeben.
Die Messvorrichtung 28 kann einen sogenannten EDX-Detektor umfassen, welcher konfiguriert ist, Röntgenstrahlung energiedispersiv zu messen, um eine energiedispersive Röntgenspektroskopie durchzuführen. Auf Grundlage einer Messung mit dem EDX-Detektor ist es möglich, eine atomare Zusammensetzung der (bearbeiteten) Probe 3 zu bestimmen.
Die Messvorrichtung 28 kann einen Widerstandsdetektor umfassen, welcher dazu konfiguriert ist, einen elektrischen Widerstand zu detektieren. Eine beispielhafte Konfiguration eines solchen Widerstandsdetektors basiert auf dem Prinzip der Vierpunktmessung. Hierzu umfasst der Widerstandsdetektor vier Elektroden. Zwei der vier Elektroden dienen zum Anregen eines elektrischen Stroms zwischen den zwei Elektroden. Zwei andere der vier Elektroden dienen zum Messen einer elektrischen Spannung zwischen den zwei anderen Elektroden. Aus der gemessenen Spannung wird der elektrische Widerstand bestimmt. Zur Vereinfachung der Kontaktierung können auf der Probe Leiterbahnen vorgesehen sein, an welche die Elektroden angeschlossen werden können. Alternativ können die Elektroden direkt mit der Probe 3 durch Aufsetzen in Kontakt gebracht werden.
Die Messvorrichtung 28 kann einen Taster umfassen, welcher dazu konfiguriert ist, Kraft auf die Probe 3 auszuüben und die ausgeübte Kraft zu messen.
Die Messvorrichtung 28 kann eine Heizung/Kühlung zum Heizen bzw. Kühlen der Probe 3 umfassen. Hierdurch ist es möglich, eine thermische Ausdehnung/Kontraktion der Probe 3 zu bewirken. Die Messvorrichtung 28 kann einen Temperaturdetektor umfassen, welcher dazu konfiguriert ist, die Temperatur der Probe 3 zu messen. Auf Grundlage der gemessenen Temperatur bzw. eines Temperaturverlaufs und einer erfassten thermischen Ausdehnung/Kontraktion, beispielsweise durch Bildanalyse eines REM-Bildes, ist es möglich, eine thermische Ausdehnung der Probe 3 zu bestimmen.
Die Messvorrichtung 28 kann ein Spektrometer umfassen, welches konfiguriert ist, eine spektroskopische Messung an von der Probe 3 ausgehender elektromagnetischer Strahlung (d. h. eine energieauflösende oder wellenlängenauflösende Messung) durchzuführen.
Die Messvorrichtung 28 kann eine Lichtquelle zum Belichten der Probe 3 und einen Lichtdetektor zum Detektieren von von der Probe 3 ausgehendem Licht umfassen. Hierdurch kann beispielsweise eine optische Reflektivität, eine optische Transmittivität oder eine optische Absorption der Probe 3 gemessen werden.
Die Messvorrichtung 28 kann ein Massenspektrometer umfassen, welches konfiguriert ist, von der Probe 3 ausgehende Materie nach Masse und/oder nach einem Masse-zu-Ladung-Verhältnis aufzulösen. Das Massenspektrometer kann beispielsweise ein Sekundärionenmassenspektrometer sein.
Die Steuerung 71 ist dazu konfiguriert, die Prozessgasbearbeitungseinstellung 90 in Abhängigkeit eines von der Messvorrichtung 28 ausgegebenen Messergebnisses zu ändern. Die Steuerung 71 kann dazu konfiguriert sein, die Prozessgasbearbeitungseinstellung 90 in Abhängigkeit des Messergebnisses automatisch zu ändern. Insbesondere ist die Steuerung 71 dazu konfiguriert, das Messergebnis zu verarbeiten (zu analysieren) und basierend darauf die Prozessgasbearbeitungseinstellung 90 zu ändern.
Beispielsweise kann die Steuerung 71 konfiguriert sein, eine Bildanalyse an einem REM-Bild oder mehreren REM-Bildern oder an einem oder mehreren mikroskopischen Bildern durchzuführen, um hierdurch eine Oberflächeneigenschaft der Probe 3, eine Ausdehnung/Kontraktion der Probe 3 oder dergleichen zu bestimmen.
Die Steuerung 71 kann beispielsweise dazu konfiguriert sein, das Messergebnis oder eine daraus bestimmte Größe mit einem voreingestellten Sollwert zu vergleichen und basierend auf dem Ergebnis des Vergleichs zu bestimmen, ob und gegebenenfalls in welchem Umfang die Prozessgasbearbeitungseinstellung 90 zu ändern ist.
Wieder bezugnehmend auf 1 umfasst das Teilchenstrahlsystem 1 ferner eine Ausgabevorrichtung 87, welche dazu konfiguriert ist, von der Steuerung 71 verwaltete Daten auszugeben, welche insbesondere die Messergebnisse der Messvorrichtung 28 umfassen. Beispielsweise dient die Ausgabevorrichtung 87 dazu, von der Messvorrichtung 28 erhaltene Messergebnisse an einen Bediener auszugeben. Beispielsweise umfasst die Ausgabevorrichtung 87 eine Anzeigevorrichtung, welche die von der Steuerung 71 verwalteten Daten anzeigt. Hierdurch kann ein Bediener die Messergebnisse betrachten und analysieren.
Das Teilchenstrahlsystem 1 umfasst ferner eine Eingabevorrichtung 88 zum Empfangen einer Anweisung von einem Bediener. Die Eingabevorrichtung 88 umfasst beispielsweise eine Maus, eine Tastatur und dergleichen. Die durch die Eingabevorrichtung 88 empfangene Anweisung wird von der Steuerung 71 verarbeitet. Hierdurch kann der Bediener (nach einer Analyse der durch die Ausgabevorrichtung 87 ausgegebenen Messergebnisse) beispielsweise die Prozessgasbearbeitungseinstellung 90, insbesondere die Prozessgaszuführungseinstellung 91 und die Prozessgasaktivierungseinstellung 92, ändern.
4 zeigt einen zeitlichen Verlauf von Verfahrensschritten eines Verfahrens zum Bearbeiten der Probe 3. Auf der horizontalen Achse ist der zeitliche Verlauf angegeben. Auf der vertikalen Achse sind die Verfahrensschritte des Verfahrens angegeben. Ein schraffierter Balken gibt eine Zeitspanne an, während der der dem jeweiligen Balken zugeordnete Verfahrensschritt durchgeführt wird. Leerräume zwischen den Balken eines Verfahrensschritts geben Zeitspannen an, während der der dem jeweiligen Balken zugeordnete Verfahrensschritt nicht durchgeführt wird. Zeitlich überlappende Balken verschiedener Verfahrensschritte geben an, dass diese Verfahrensschritte während der zeitlichen Überlappung gleichzeitig durchgeführt werden.
Gemäß dem in 4 gezeigten Beispiel umfasst das Verfahren in einem ersten Schritt S1: Anordnen der Probe 3 in der Vakuumkammer 49. Beispielsweise wird die Probe 3 auf der Probenhalterung 5 angeordnet. Der Balken des Schritts S1 erstreckt sich über die gesamte Dauer des Verfahrens, was bedeutet, dass die Probe 3 während des gesamten Verfahrens in der Vakuumkammer 49 angeordnet bleibt.
In Schritt S2 wird die Probe 3 in dem Arbeitsbereich (AB) der Prozessgaszuführungsvorrichtung (PGZV) 61 angeordnet. Der Balken des Schritts S2 erstreckt sich über die Dauer der Schritte S3 und S4, was bedeutet, dass die Probe 3 während des Zuführens und Aktivierens von Prozessgas in dem Arbeitsbereich der Prozessgaszuführungsvorrichtung 61 angeordnet bleibt.
Wenn die Probe 3 in Schritt S4 durch den Teilchenstrahl 12, 15 aktiviert werden soll, müssen der Arbeitsbereich der Prozessgaszuführungsvorrichtung 61 und der erste Arbeitsbereich 7 überlappen. In diesem Fall ist die Prozessgaszuführungsvorrichtung 61 beispielsweise (dauerhaft) so angeordnet, dass der Arbeitsbereich der Prozessgaszuführungsvorrichtung 61 mit dem ersten Arbeitsbereich 7 überlappt. Alternativ wird die Prozessgaszuführungsvorrichtung 61 so bewegt, dass der Arbeitsbereich der Prozessgaszuführungsvorrichtung 61 mit dem ersten Arbeitsbereich 7 überlappt.
Wenn die Probe 3 in Schritt S4 durch den Laserstrahl 41 aktiviert werden soll, müssen der Arbeitsbereich der Prozessgaszuführungsvorrichtung 61 und der zweite Arbeitsbereich 8 überlappen. In diesem Fall ist die Prozessgaszuführungsvorrichtung 61 beispielsweise (dauerhaft) so angeordnet, dass der Arbeitsbereich der Prozessgaszuführungsvorrichtung 61 mit dem zweiten Arbeitsbereich 8 überlappt. Alternativ wird die Prozessgaszuführungsvorrichtung 61 so bewegt, dass der Arbeitsbereich der Prozessgaszuführungsvorrichtung 61 mit dem zweiten Arbeitsbereich 8 überlappt.
Insbesondere bleibt die Probe 3 über die gesamte Dauer des Verfahrens in dem ersten Arbeitsbereich 7 oder in dem zweiten Arbeitsbereich 8 angeordnet.
Nachdem die Probe 3 in dem Arbeitsbereich der Prozessgaszuführungsvorrichtung 61 angeordnet wurde, wird Schritt S3 durchgeführt. Schritt S3 umfasst automatisches Zuführen mindestens eines Prozessgases aus mehreren unterschiedlichen Prozessgasen zu der in dem Arbeitsbereich der Prozessgaszuführungsvorrichtung 61 angeordneten Probe 3 mittels der Prozessgaszuführungsvorrichtung 61 gemäß der Prozessgaszuführungseinstellung 91.
Nach Ende von Schritt S3 wird Schritt S4 durchgeführt. Schritt S4 umfasst Aktivieren des zugeführten, mindestens einen Prozessgases mit einem Teilchenstrahl 12, 15 und/oder einem Laserstrahl 41. Durch die Schritte S3 und S4 wird die Probe 3 bearbeitet, indem das aktivierte, mindestens eine Prozessgas eine Abscheidung von Material an der Probe 3 oder eine Entfernung von Material von der Probe 3 bewirkt.
Nach Ende von Schritt S4 wird Schritt S5 durchgeführt. Schritt S5 umfasst: Messen einer Eigenschaft der bearbeiteten Probe 3 in der Vakuumkammer 49 unter Verwendung einer Messvorrichtung 28, wobei sich die Eigenschaft der Probe 3 in Abhängigkeit des Bearbeitens der Probe 3 ändert. Das bedeutet, dass die Bearbeitung der Probe 3 durch die Schritte S3 und S4 durch das Messen in Schritt S5 quantitativ erfasst wird. Das Messen der Eigenschaft der bearbeiteten Probe 3 kann an dem gleichen Ort erfolgen wie das Bearbeiten der Probe 3 mit den Schritten S3 und S4. In diesem Fall wird die Probe 3 nach dem Bearbeiten mit den Schritten S3 und S4 nicht bewegt. Alternativ kann die Probe 3 innerhalb der Vakuumkammer 49 an einen anderen Ort bewegt werden, an welchem das Messen durchgeführt wird. In diesem Fall umfasst Schritt S5 auch das Bewegen der Probe 3 an den Ort innerhalb der Vakuumkammer 49, an welchem das Messen durchgeführt wird.
Basierend auf dem in Schritt S5 durch das Messen der Eigenschaft erhaltenen Messergebnis wird in Schritt S6 die Prozessgasbearbeitungseinstellung 90 geändert, wodurch der ab dann ausgeführte Bearbeitungsprozess geändert wird. Insbesondere wird in Schritt S6 die Prozessgaszuführungseinstellung 91 geändert, wodurch die Zufuhr des mindestens einen Prozessgases mittels der Prozessgaszuführungsvorrichtung 61 angepasst wird. Zusätzlich oder alternativ wird in Schritt S6 die Prozessgasaktivierungseinstellung 92 geändert, wodurch die Aktivierung des zugeführten, mindestens einen Prozessgases angepasst wird.
Nach dem Ende von Schritt S6 wird das Bearbeiten der Probe 3 unter Verwendung der geänderten Prozessgasbearbeitungseinstellung 90 fortgesetzt. Somit wirkt sich die geänderte Prozessgasbearbeitungseinstellung 90 auf den nun durchgeführten Bearbeitungsprozess aus. Somit wird die Bearbeitung in Abhängigkeit der gemessenen Eigenschaft angepasst. In dem Beispiel der 4 bedeutet das Fortsetzen des Bearbeitens der Probe 3, dass die Schritte S3 bis S6 (und, sofern erforderlich, S2) wiederholt durchgeführt werden. Wie in 4 durch den durchgängigen Balken von Schritt S1 dargestellt ist, bleibt die Probe 3 während der Dauer der Schritte S2 bis S6 ununterbrochen in der Vakuumkammer 49, insbesondere in dem ersten Arbeitsbereich 7 oder in dem zweiten Arbeitsbereich 8. Es ist daher nicht nötig, die Probe 3 während des Prozesses aus der Vakuumkammer 49 zu entnehmen, wodurch eine Probenbearbeitung ermöglicht wird, die schnell und fehlerarm ist. Wenn sowohl das Bearbeiten der Probe 3 als auch das Messen der Eigenschaft der Probe am gleichen Ort durchgeführt werden, ist es nicht nötig, die Probe 3 während des Prozesses zu bewegen, was die genannten Vorteile weiter erhöht.
Wie in 4 durch zeitlich nacheinander angeordnete Sequenzen der Schritte S3 bis S6 gezeigt ist, können das Messen der Eigenschaft der Probe gemäß Schritt S5, das Ändern der Prozessgasbearbeitungseinstellung 90 gemäß Schritt S6 und das Fortsetzen des Bearbeitens mit der geänderten Prozessgasbearbeitungseinstellung 90, also die Schritte S3 und S4 (und, sofern erforderlich, S2) nach einer Durchführung von Schritt S6, wiederholt durchgeführt werden. Dabei bleibt die Probe 3 in der Vakuumkammer 49 angeordnet.
5 zeigt einen zeitlichen Verlauf von Verfahrensschritten eines weiteren Verfahrens zum Bearbeiten der Probe 3. Im Gegensatz zu dem in Zusammenhang mit 4 beschriebenen Verfahren werden bei dem Verfahren der 5 die Schritte S3 bis S5 kontinuierlich (d. h. ununterbrochen) durchgeführt. Das Ändern der Prozessgasbearbeitungseinstellung 90 in Schritt S6 wird in Abhängigkeit des Messergebnisses aus Schritt S5 vereinzelt durchgeführt. Damit ergibt sich das folgende Verfahren:

Gemäß Schritt S1 umfasst das Verfahren das Anordnen der Probe 3 in der Vakuumkammer 49. Die Probe bleibt während der Durchführung des Verfahrens in der Vakuumkammer 49 angeordnet.

In Schritt S2 wird die Probe 3 in dem Arbeitsbereich der Prozessgaszuführungsvorrichtung (PGZV) 61 angeordnet. Der Balken des Schritts S2 erstreckt sich über die Dauer des gesamten Verfahrens, was bedeutet, dass die Probe 3 während des gesamten weiteren Verfahrens in dem Arbeitsbereich der Prozessgaszuführungsvorrichtung 61 angeordnet bleibt.
Die Schritte S3 (automatisches Zuführen mindestens eines Prozessgases aus mehreren unterschiedlichen Prozessgasen zu der Probe 3 in dem Arbeitsbereich der Prozessgaszuführungsvorrichtung 61 mittels der Prozessgaszuführungsvorrichtung 61 gemäß der Prozessgaszuführungseinstellung 91), S4 (Aktivieren des zugeführten, mindestens einen Prozessgases gemäß der Prozessgasaktivierungseinstellung 92) und S5 (Messen einer Eigenschaft der bearbeiteten Probe 3 unter Verwendung einer Messvorrichtung 28) werden ununterbrochen gleichzeitig durchgeführt. Das Ändern der Prozessgasbearbeitungseinstellung 90, mithin das Ändern der Prozessgaszuführungseinstellung 91 und/oder der Prozessgasaktivierungseinstellung 92, wird daher während des Bearbeitens (d. h. gleichzeitig mit dem Bearbeiten) der Probe 3 durch die Schritte S3 und S4 durchgeführt. Auf diese Weise wird der Bearbeitungsprozess während der Durchführung des Bearbeitungsprozesses in Abhängigkeit des in Schritt S5 erhaltenen Messergebnisses geändert.
Nachfolgend werden Beispiele und Details des Schritts S5 erläutert. Gemäß Schritt S5 wird eine Eigenschaft der bearbeiteten Probe 3 gemessen, wobei sich die Eigenschaft der Probe 3 in Abhängigkeit des Bearbeitens der Probe 3 ändert. Die Eigenschaft ist beispielsweise eine chemische oder physikalische Eigenschaft der bearbeiteten Probe, insbesondere eine chemische oder physikalische Eigenschaft einer durch das Bearbeiten erzeugten Abscheidung auf der Probe 3. Hierin gilt eine Abscheidung als Bestandteil der bearbeiteten Probe. Mit anderen Worten ist die Abscheidung ein Teil der bearbeiteten Probe.
Die in Schritt S5 gemessene Eigenschaft ist beispielsweise eine atomare Zusammensetzung der bearbeiteten Probe. Die atomare Zusammensetzung kann mittels eines EDX-Detektors gemessen werden. Die atomare Zusammensetzung kann qualitativ auf Grundlage eines durch Sekundärteilchen oder rückgestreute Teilchen (Sekundärelektronen, Rückstreuelektronen) erzeugten Detektionssignals (beispielsweise REM-Bild) abgeschätzt werden, welches mittels eines Detektors, der zum Detektieren von geladenen Teilchen geeignet ist, detektiert werden kann. Beispielsweise kann bei einer Mischabscheidung von Pt und Si der Pt-Anteil basierend auf der Helligkeit (Intensität) eines REM-Bildes bestimmt werden.
Die in Schritt S5 gemessene Eigenschaft ist beispielsweise ein elektrischer Widerstand der bearbeiteten Probe. Die Widerstandsmessung erfolgt beispielsweise mit einem Widerstandsdetektor.
Die in Schritt S5 gemessene Eigenschaft ist beispielsweise ein Elastizitätsmodul oder ein Biegemodul der bearbeiteten Probe. Eine Messung des Elastizitätsmoduls oder Biegemoduls erfolgt beispielsweise mit einem Taster.
Die in Schritt S5 gemessene Eigenschaft ist beispielsweise eine Oberflächenstruktur der bearbeiteten Probe, insbesondere eine Rauigkeit einer Oberfläche. Hierzu kann beispielsweise ein REM-Bild der Oberfläche aufgenommen werden und mittels Bildanalyse eine Rauigkeit der Oberfläche bestimmt werden. Weiter kann die Oberflächenstruktur durch Anschneiden der bearbeiteten Probe mit dem Ionenstrahl 15 (oder Laserstrahl 41) und Messen der Rauigkeit mit dem Elektronenstrahl 12 an der Schnittkante bestimmt werden.
Die in Schritt S5 gemessene Eigenschaft ist beispielsweise eine Haftfähigkeit, Verbindungsfähigkeit oder Klebefähigkeit. Diese werden beispielsweise durch Ausüben einer mechanischen Kraft auf die bearbeitete Probe mittels eines Manipulators/Tasters und Beobachten einer mechanischen Veränderung der bearbeiteten Probe, beispielsweise mittels Bildanalyse eines REM-Bildes, bestimmt.
Die in Schritt S5 gemessene Eigenschaft ist beispielsweise eine thermische Leitfähigkeit, welche beispielsweise mit einer auf einen Mikromanipulator adaptieren 3-Omega-Methode gemessen werden kann.
Die in Schritt S5 gemessene Eigenschaft ist beispielsweise eine thermische Widerstandsfähigkeit. Diese kann unter Verwendung einer Heizung, welche konfiguriert ist, die Probe zu heizen, und eines Manipulators/Tasters bestimmt werden. Hierzu wird mittels des Manipulators/Tasters eine Kraft auf die Probe ausgeübt, um eine Verformung zu erzielen. Die Verformung tritt ab einer zu bestimmenden Temperatur der bearbeiteten Probe ein, bei welcher sich die bearbeitete Probe infolge der Krafteinwirkung verformt.
Die in Schritt S5 gemessene Eigenschaft ist beispielsweise eine thermische Ausdehnung. Diese kann durch Messen der Größe der bearbeiteten Probe in Abhängigkeit der Temperatur der bearbeiteten Probe, variiert durch eine Heizung, bestimmt werden.
Die in Schritt S5 gemessene Eigenschaft ist beispielsweise eine Absorption oder Emission elektromagnetischer Strahlung. Die Messung erfolgt beispielsweise mit einem spektroskopischen Verfahren, wie beispielsweise Röntgenspektroskopie, IR-Spektroskopie, Ramanspektroskopie, NMR-Spektroskopie und dergleichen.
Die in Schritt S5 gemessene Eigenschaft ist beispielsweise eine chemische Reaktivität. Beispielsweise kann die bearbeitete Probe über die Prozessgaszuführungsvorrichtung 61 mit einer reaktiven Substanz in Kontakt gebracht werden und eine chemische Reaktion kann beispielsweise mittels eines REM-Bildes beobachtet werden.
Die in Schritt S5 gemessene Eigenschaft ist beispielsweise eine Dichte, eine Magnetisierung, eine Schmelztemperatur, eine Siedetemperatur, eine optische Aktivität, eine Viskosität, eine Oberflächenspannung, eine Schallgeschwindigkeit, eine Verformbarkeit, eine Korrosionsbeständigkeit oder eine Bindungsenergie der durch das Bearbeiten erzeugten Probe.
Das Messergebnis kann eine oder mehrere Eigenschaften umfassen. Das Messen kann eine oder mehrere Messungen an einem oder mehreren Orten innerhalb der Vakuumkammer 49 umfassen.
Nachfolgend werden Details des Schritts S6 erläutert. Wie mit Bezug zu 3 oben beschrieben ist, umfasst die Prozessgasbearbeitungseinstellung 90 die Prozessgaszuführungseinstellung 91, welche das automatische Zuführen mindestens eines Prozessgases der mehreren unterschiedlichen Prozessgase zu der Probe 3 mittels der Prozessgaszuführungsvorrichtung 61 definiert (Schritt S3). In diesem Fall kann das Ändern der Prozessgasbearbeitungseinstellung 90 umfassen: Ändern der Prozessgaszuführungseinstellung 91 in Abhängigkeit des in Schritt S5 erhaltenen Messergebnisses. Demensprechend werden die Parameter der Prozessgaszuführung in Abhängigkeit des Messergebnisses geändert. Das Ändern der Prozessgaszuführungseinstellung 91 umfasst beispielsweise Ändern einer zu der Probe 3 zu führenden Menge des jeweiligen Prozessgases (beispielsweise durch Ändern der Öffnungsdauer eines Ventils, welches die Zufuhr des jeweiligen Prozessgases steuert) und/oder Ändern einer Zuführungsrate des jeweiligen Prozessgases (Volumenstrom) und/oder Ändern einer Reihenfolge des Zuführens mindestens zweier Prozessgase der mehreren Prozessgase und/oder Ändern einer zu der Probe 3 zu führenden Menge der Prozessgase und/oder Ändern eines Verhältnisses der zu der Probe 3 zu führenden Mengen mindestens zweier Prozessgase der mehreren Prozessgase und/oder Ändern eines Mischverhältnisses einer Prozessgasmischung aus mindestens zwei Prozessgasen der mehreren Prozessgase und dergleichen. Der Anteil eines jeden der Prozessgase an der Prozessgasmischung kann zwischen 0% und 100% variieren.
Wie mit Bezug zu 3 oben beschrieben ist, kann die Prozessgasbearbeitungseinstellung 90 die Prozessgasaktivierungseinstellung 92 umfassen, welche das Aktivieren der Prozessgase mit dem Teilchenstrahl 12, 15 bzw. dem Laserstrahl 40 definiert (Schritt S4). In diesem Fall kann das Ändern der Prozessgasbearbeitungseinstellung 90 umfassen: Ändern der Prozessgasaktivierungseinstellung 92 in Abhängigkeit des in Schritt S5 erhaltenen Messergebnisses. Demensprechend werden die Parameter der Prozessgasaktivierung in Abhängigkeit des Messergebnisses geändert. Beispielsweise können die Stärke des Teilchenstrahls 12, 15 bzw. Laserstrahls 41 (beispielsweise Stromstärke des Teilchenstrahls, Leistung eines Laserstrahls), die Dauer der Aktivierung und dergleichen geändert werden.
6 zeigt ein Beispiel von Messergebnissen, welche von einem EDX-Detektor 31 der Messvorrichtung 28 während eines Abscheidungsvorgangs einer Prozessgasmischung aus Platin (Pt) und Wolfram (W) detektiert werden. Ein Diagramm 6A zeigt eine energieaufgelöste Intensitätsverteilung für eine Abscheidung aus einer Prozessgasmischung, welche zu 100% aus Platin und zu 0% aus Wolfram besteht. Ein Diagramm 6B zeigt eine energieaufgelöste Intensitätsverteilung für eine Abscheidung aus einer Prozessgasmischung, welche zu 77% aus Platin und zu 23% aus Wolfram besteht. Ein Diagramm 6C zeigt eine energieaufgelöste Intensitätsverteilung für eine Abscheidung aus einer Prozessgasmischung, welche zu 55% aus Platin und zu 45% aus Wolfram besteht. Ein Diagramm 6D zeigt eine energieaufgelöste Intensitätsverteilung für eine Abscheidung aus einer Prozessgasmischung, welche zu 0% aus Platin und zu 100% aus Wolfram besteht.
Wie aus den Diagrammen zu erkennen ist, weisen die verschiedenen Komponenten der zugeführten Prozessgasmischung in den Diagrammen Peaks an Energiewerten auf, die für die jeweilige Komponente charakteristisch sind. Mit anderen Worten kann die Komponente anhand der komponentenspezifischen Energiewerte von Peaks in der energieaufgelösten Intensitätsverteilung identifiziert werden. Des Weiteren gibt die Höhe der jeweiligen Peaks Aufschluss über den Anteil der jeweiligen Komponente in der Abscheidung, sodass aus einem Vergleich der Höhen der Peaks auf eine tatsächlich abgeschiedene Menge der jeweiligen Komponente aus der Prozessgasmischung geschlossen werden kann. Auf Grundlage einer solchen Bestimmung, welche beispielsweise automatisiert durch die Steuerung 71 ausgeführt werden kann, kann das Mischungsverhältnis von Prozessgasen in einer Prozessgasmischung automatisch so angepasst werden, dass eine vorbestimmte Bedingung, beispielsweise eine vorbestimmte Menge oder ein vorbestimmter Anteil eine Komponente an einer Abscheidung, erfüllt wird.
7 ist eine schematische Darstellung eines weiteren Teilchenstrahlsystems 1A zum Bearbeiten einer Probe 3. Das Teilchenstrahlsystem 1 unterscheidet sich von dem in 1 gezeigten Teilchenstrahlsystem 1 dadurch, dass der erste Arbeitsbereich 7, d. h. der Arbeitsbereich der Teilchenstrahlsäulen 11 und 13, und der zweite Arbeitsbereich 8, d. h. der Arbeitsbereich des Lasers 40, einander nicht überlappen, d. h. voneinander beabstandet sind. Zwar liegen sowohl der erste Arbeitsbereich 7 als auch der zweite Arbeitsbereich 8 innerhalb der Vakuumkammer 49, sie können aber durch eine Schleuse oder dergleichen voneinander getrennt/trennbar sein, sodass in dem ersten Arbeitsbereich 7 ein anderes Vakuum erzeugt sein kann als in dem zweiten Arbeitsbereich 8.
Gegenüber dem Teilchenstrahlsystem 1 umfasst das Teilchenstrahlsystem 1A ferner eine Transportvorrichtung 9, welche konfiguriert ist, die Probe 3 und/oder die Probenhalterung 5 zwischen dem ersten Arbeitsbereich 7 und dem zweiten Arbeitsbereich 8 zu transportieren. Hierdurch kann die Probe 3 wahlweise in dem ersten Arbeitsbereich 7 oder dem zweiten Arbeitsbereich 8 angeordnet werden. In der in 7 gezeigten Situation sind die Probe 3 und der Probenhalter 5 durch die Transportvorrichtung 9 in dem zweiten Arbeitsbereich 8 angeordnet worden, wohingegen eine gestrichelte Darstellung die Position der Probe 3 und der Probenhalterung 5 an dem ersten Arbeitsbereich 7 zeigt, die eingenommen wird, wenn die Transportvorrichtung 9 die Probe 3 und die Probenhalterung 5 in den ersten Arbeitsbereich 7 transportiert. Die Steuerung 71 kann dazu konfiguriert sein, die Transportvorrichtung 9 zu steuern.
In der in 7 gezeigten Situation erfolgen das Zuführen von Prozessgas mittels der Prozessgaszuführungsvorrichtung 61 (Schritt S3) und das Aktivieren von zugeführtem Prozessgas mittels des Lasers 40 (Schritt S4) in dem zweiten Arbeitsbereich 8.
Wie auch bei dem Teilchenstrahlsystem 1 ist die Messvorrichtung 28 des Teilchenstrahlsystems 1A dazu konfiguriert, eine Eigenschaft der Probe 3 in der Vakuumkammer 49 zu messen. Wie auch bei dem Teilchenstrahlsystem 1 kann die Messvorrichtung 28 des Teilchenstrahlsystems 1A dazu konfiguriert sein, die Eigenschaft der Probe 3 in dem ersten Arbeitsbereich 7 zu messen, beispielsweise durch die Detektoren 29 und 31. Im Unterschied zu dem Teilchenstrahlsystem 1 kann die Messvorrichtung 28 des Teilchenstrahlsystems 1A jedoch ferner oder alternativ konfiguriert sein, die Eigenschaft der Probe 3 in dem zweiten Arbeitsbereich 8 zu messen. Beispielsweise umfasst das_Teilchenstrahlsystem 1A in dem gezeigten Beispiel ein zusätzliches Element 32 aus der Gruppe von Elementen (Gruppe unterschiedlicher Detektoren und Manipulatoren). Das Element 32 arbeitet in dem zweiten Arbeitsbereich 8. Beispielsweise ist das Element 32 dazu konfiguriert, eine Messung einer Eigenschaft der Probe 3 in dem zweiten Arbeitsbereich 8 vorzunehmen oder die Probe 3 in dem zweiten Arbeitsbereich 8 zu manipulieren. Im Gegensatz dazu arbeitet das bereits mit Bezug zu 1 beschriebene Element 31 in dem ersten Arbeitsbereich 7. Beispielsweise ist das Element 31 dazu konfiguriert, eine Messung einer Eigenschaft der Probe 3 in dem ersten Arbeitsbereich 7 vorzunehmen oder die Probe 3 in dem ersten Arbeitsbereich 7 zu manipulieren.
Gemäß einer Abwandlung des in 7 gezeigten Teilchenstrahlsystems 1A kann das Teilchenstrahlsystem 1A eine zusätzliche Prozessgaszuführungsvorrichtung 61 umfassen, welche konfiguriert ist, in dem ersten Arbeitsbereich 7 zu arbeiten. Alternativ kann die Prozessgaszuführungsvorrichtung 61 des in 7 gezeigten Teilchenstrahlsystems 1A dazu konfiguriert sein, wahlweise in dem ersten Arbeitsbereich 7 oder in dem zweiten Arbeitsbereich 8 zu arbeiten. In diesen beiden Fällen kann die Bearbeitung der Probe 3 durch Zuführen und Aktivieren von einem oder mehreren Prozessgasen sowohl in dem ersten Arbeitsbereich 7 als auch in dem zweiten Arbeitsbereich 8 durchgeführt werden.

Claims

Verfahren zum Bearbeiten einer Probe (3) in einem Teilchenstrahlsystem (1), wobei das Teilchenstrahlsystem (1) umfasst: eine Vakuumkammer (49); eine erste Teilchenstrahlsäule (11, 13), welche konfiguriert ist, einen ersten Teilchenstrahl (12, 15) aus geladenen Teilchen zu erzeugen und in einen ersten Arbeitsbereich (7) innerhalb der Vakuumkammer (49) zu richten; eine Messvorrichtung (28), welche zumindest einen ersten Detektor (29) umfasst, wobei der erste Detektor (29) konfiguriert ist, von dem ersten Arbeitsbereich (7) ausgehende, elektrisch geladene Teilchen zu detektieren; eine Prozessgaszuführungsvorrichtung (61), welche konfiguriert ist, mehrere unterschiedliche Prozessgase (64₁, 64₂, 64₃) gemäß einer Prozessgaszuführungseinstellung (91) in den ersten Arbeitsbereich (7) zu führen; und eine Steuerung (71), welche konfiguriert ist, die erste Teilchenstrahlsäule (11, 13) und die Prozessgaszuführungsvorrichtung (61) zu steuern und ein Detektionssignal von dem ersten Detektor (29) zu empfangen und zu verarbeiten; wobei das Verfahren umfasst: Bearbeiten der Probe (3) in dem ersten Arbeitsbereich (7) durch automatisches Zuführen von mindestens einem Prozessgas der Prozessgase (64₁, 64₂, 64₃) zu der Probe (3) mittels der Prozessgaszuführungsvorrichtung (61) gemäß der Prozessgaszuführungseinstellung (91) und durch Aktivieren des zugeführten, mindestens einen Prozessgases mit dem ersten Teilchenstrahl (12, 15) gemäß einer Prozessgasaktivierungseinstellung (92); Messen einer Eigenschaft der bearbeiteten Probe (3) in der Vakuumkammer (49) unter Verwendung der Messvorrichtung (28), wobei sich die Eigenschaft der Probe (3) in Abhängigkeit des Bearbeitens der Probe (3) ändert; Ändern der Prozessgaszuführungseinstellung (91) so, dass sich ein Verhältnis zuzuführender Mengen der Prozessgase (64₁, 64₂, 64₃) ändert, in Abhängigkeit eines durch das Messen erhaltenen Messergebnisses; und Fortsetzen des Bearbeitens der Probe (3) in dem ersten Arbeitsbereich (7) unter Verwendung der geänderten Prozessgaszuführungseinstellung (91).
Verfahren zum Bearbeiten einer Probe (3) in einem Teilchenstrahlsystem (1A), wobei das Teilchenstrahlsystem (1A) umfasst: eine Vakuumkammer (49); eine erste Teilchenstrahlsäule (11, 13), welche konfiguriert ist, einen ersten Teilchenstrahl (12, 15) aus geladenen Teilchen zu erzeugen und in einen ersten Arbeitsbereich (7) innerhalb der Vakuumkammer (49) zu richten; eine Messvorrichtung (28), welche zumindest einen ersten Detektor (29) umfasst, wobei der erste Detektor (29) konfiguriert ist, von dem ersten Arbeitsbereich (7) ausgehende, elektrisch geladene Teilchen zu detektieren; einen Laser (40), welcher konfiguriert ist, einen Laserstrahl (41) zu erzeugen und in einen zweiten Arbeitsbereich (8) innerhalb der Vakuumkammer (49) zu richten; eine Prozessgaszuführungsvorrichtung (61), welche konfiguriert ist, mehrere unterschiedliche Prozessgase (64₁, 64₂, 64₃) gemäß einer Prozessgaszuführungseinstellung (91) in den zweiten Arbeitsbereich (8) zu führen; und eine Steuerung (71), welche konfiguriert ist, die erste Teilchenstrahlsäule (11, 13), den Laser (40) und die Prozessgaszuführungsvorrichtung (61) zu steuern und ein Detektionssignal von dem ersten Detektor (29) zu empfangen und zu verarbeiten; wobei das Verfahren umfasst: Bearbeiten der Probe (3) in dem zweiten Arbeitsbereich (8) durch automatisches Zuführen von mindestens einem Prozessgas der Prozessgase (64₁, 64₂, 64₃) zu der Probe (3) mittels der Prozessgaszuführungsvorrichtung (61) gemäß der Prozessgaszuführungseinstellung (91) und durch Aktivieren des zugeführten, mindestens einen Prozessgases mit dem Laserstrahl (41) gemäß einer Prozessgasaktivierungseinstellung (92); Messen einer Eigenschaft der bearbeiteten Probe (3) in der Vakuumkammer (49) unter Verwendung der Messvorrichtung (28), wobei sich die Eigenschaft der Probe (3) in Abhängigkeit des Bearbeitens der Probe (3) ändert; Ändern der Prozessgaszuführungseinstellung (91) so, dass sich ein Verhältnis zuzuführender Mengen der Prozessgase (64₁, 64₂, 64₃) ändert, in Abhängigkeit eines durch das Messen erhaltenen Messergebnisses; und Fortsetzen des Bearbeitens der Probe (3) in dem zweiten Arbeitsbereich (8) unter Verwendung der geänderten Prozessgaszuführungseinstellung (91).
Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei der erste Arbeitsbereich (7) und der zweite Arbeitsbereich (8) einander überlappen.
Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei der erste Arbeitsbereich (7) und der zweite Arbeitsbereich (8) einander nicht überlappen.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Probe (3) während des Messens der Eigenschaft der bearbeiteten Probe (3) in dem zweiten Arbeitsbereich (8) angeordnet ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Probe (3) während des Messens der Eigenschaft der bearbeiteten Probe (3) in dem ersten Arbeitsbereich (7) angeordnet ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Ändern der Prozessgaszuführungseinstellung (91) während des Bearbeitens der Probe (3) durchgeführt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Messen der Eigenschaft der Probe (3), das Ändern der Prozessgaszuführungseinstellung (91) und das Fortsetzen des Bearbeitens der Probe (3) wiederholt durchgeführt werden.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Probe (3) während der Durchführung des Verfahrens in der Vakuumkammer (49) angeordnet bleibt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das automatische Zuführen des mindestens einen Prozessgases der Prozessgase (64₁, 64₂, 64₃) gemäß der Prozessgaszuführungseinstellung (91) umfasst: Erzeugen einer Prozessgasmischung (66) aus mindestens zwei unterschiedlichen Prozessgasen der Prozessgase (64₁, 64₂, 64₃) gemäß einem durch die Prozessgaszuführungseinstellung (91) definierten Mischverhältnis in der Prozessgaszuführungsvorrichtung (61) und Zuführen der erzeugten Prozessgasmischung (66) zu der Probe (3); und wobei das Ändern der Prozessgaszuführungseinstellung (91) so durchgeführt wird, dass sich das Mischverhältnis ändert.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Ändern der Prozessgaszuführungseinstellung (91) umfasst: Ändern einer Reihenfolge des Zuführens von mindestens zwei unterschiedlichen Prozessgasen der Prozessgase (64₁, 64₂, 64₃).
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Verfahren ferner umfasst: Ändern der Prozessgasaktivierungseinstellung (92) in Abhängigkeit des Messergebnisses.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Eigenschaft der bearbeiteten Probe (3) eine chemische oder physikalische Eigenschaft der bearbeiteten Probe (3) ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Eigenschaft der bearbeiteten Probe (3) mindestens eine Eigenschaft aus einer Gruppe von Eigenschaften umfasst, wobei die Gruppe von Eigenschaften umfasst: eine atomare Zusammensetzung, einen elektrischen Widerstand, ein Elastizitätsmodul, ein Biegemodul, eine Oberflächenstruktur, eine Haftfähigkeit, eine thermische Leitfähigkeit, eine thermische Widerstandsfähigkeit, eine thermische Ausdehnung, eine Absorption von elektromagnetischer Strahlung, eine Emission von elektromagnetischer Strahlung, eine Reaktivität, eine Dichte, eine Magnetisierung, eine Schmelztemperatur, eine Siedetemperatur, eine optische Aktivität, eine Viskosität, eine Oberflächenspannung, eine Schallgeschwindigkeit, eine Verformbarkeit, eine Korrosionsbeständigkeit, eine Bindungsenergie, eine optische Reflektivität, eine optische Transmittivität, eine optische Absorption, ein Massenspektrum und ein Masse-zu-Ladung-Verhältnis-Spektrum.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Messvorrichtung (28) mindestens ein Element aus einer Gruppe von Elementen umfasst, wobei die Gruppe von Elementen umfasst: einen EDX-Detektor (31), welcher konfiguriert ist, Röntgenstrahlung energiedispersiv zu messen; einen Taster (31), welcher konfiguriert ist, eine Kraft auf die Probe (3) auszuüben und die ausgeübte Kraft zu messen; eine Heizung (31), welche konfiguriert ist, die Probe (3) zu heizen; ein Spektrometer (31) für elektromagnetische Strahlung; eine Lichtquelle, welche konfiguriert ist, die Probe (3) zu belichten; einen Lichtdetektor, welcher konfiguriert ist, von der Probe (3) ausgehendes Licht zu detektieren; und ein Massenspektrometer, welches konfiguriert ist, von der Probe 3 ausgehende Materie nach Masse und/oder nach einem Masse-zu-Ladung-Verhältnis aufzulösen.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die Steuerung (71) das Bearbeiten der Probe (3) und/oder das Messen der Eigenschaft der Probe (3) und/oder das Ändern der Prozessgaszuführungseinstellung (91) automatisch durchführt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die erste Teilchenstrahlsäule (11, 13) eine Elektronenstrahlsäule (11) ist und der erste Teilchenstrahl (12, 15) ein Elektronenstrahl (12) ist; oder wobei die erste Teilchenstrahlsäule (11, 13) eine Ionenstrahlsäule (13) ist und der erste Teilchenstrahl (12, 15) ein Ionenstrahl (15) ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei das Aktivieren des zugeführten, mindestens einen Prozessgases bewirkt, dass Material aus den Prozessgasen (64₁, 64₂, 64₃) auf der Probe (3) abgeschieden wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei das Aktivieren des zugeführten, mindestens einen Prozessgases bewirkt, dass Material von der Probe (3) entfernt wird.
Teilchenstrahlsystem (1) zum Bearbeiten einer Probe (3), umfassend: eine Vakuumkammer (49); eine erste Teilchenstrahlsäule (11, 13), welche konfiguriert ist, einen ersten Teilchenstrahl (12, 15) aus geladenen Teilchen zu erzeugen und in einen ersten Arbeitsbereich (7) innerhalb der Vakuumkammer (49) zu richten; eine Messvorrichtung (28), welche zumindest einen ersten Detektor (29) umfasst, wobei der erste Detektor (29) konfiguriert ist, von dem ersten Arbeitsbereich (7) ausgehende, elektrisch geladene Teilchen zu detektieren; eine Prozessgaszuführungsvorrichtung (61), welche konfiguriert ist, mehrere unterschiedliche Prozessgase (64₁, 64₂, 64₃) gemäß einer Prozessgaszuführungseinstellung (91) in den ersten Arbeitsbereich (7) zu führen; eine Steuerung (71), welche konfiguriert ist, die erste Teilchenstrahlsäule (11, 13) und die Prozessgaszuführungsvorrichtung (61) zu steuern und ein Detektionssignal von dem ersten Detektor (29) zu empfangen und zu verarbeiten; wobei die Steuerung (71) ferner konfiguriert ist, die Prozessgaszuführungsvorrichtung (61) gemäß der Prozessgaszuführungseinstellung (91) zu steuern, sodass mindestens ein Prozessgas der mehreren unterschiedlichen Prozessgase (64₁, 64₂, 64₃) mittels der Prozessgaszuführungsvorrichtung (61) zu der Probe (3) in dem ersten Arbeitsbereich (7) geführt wird; wobei die Steuerung (71) ferner konfiguriert ist, die erste Teilchenstrahlsäule (11, 13) gemäß einer Prozessgasaktivierungseinstellung (92) zu steuern, sodass das der Probe (3) zugeführte, mindestens eine Prozessgas mit dem Teilchenstrahl (12, 15) aktiviert wird, wodurch die Probe (3) in dem ersten Arbeitsbereich (7) bearbeitet wird; wobei die Messvorrichtung (28) konfiguriert ist, eine Eigenschaft der Probe (3) in der Vakuumkammer (49) zu messen, wobei sich die Eigenschaft der Probe (3) in Abhängigkeit des Bearbeitens der Probe (3) ändert; wobei die Steuerung (71) ferner konfiguriert ist, die Prozessgaszuführungseinstellung (91) so zu ändern, dass sich ein Verhältnis zuzuführender Mengen der Prozessgase (64₁, 64₂, 64₃) ändert; und wobei die Steuerung (71) ferner konfiguriert ist, die Probe (3) gemäß der geänderten Prozessgaszuführungseinstellung (91) in dem ersten Arbeitsbereich (7) zu bearbeiten.
Teilchenstrahlsystem (1A) zum Bearbeiten einer Probe (3), umfassend: eine Vakuumkammer (49); eine erste Teilchenstrahlsäule (11, 13), welche konfiguriert ist, einen ersten Teilchenstrahl (12, 15) aus geladenen Teilchen zu erzeugen und in einen ersten Arbeitsbereich (7) innerhalb der Vakuumkammer (49) zu richten; eine Messvorrichtung (28), welche zumindest einen ersten Detektor (29) umfasst, wobei der erste Detektor (29) konfiguriert ist, von dem ersten Arbeitsbereich (7) ausgehende, elektrisch geladene Teilchen zu detektieren; einen Laser (40), welcher konfiguriert ist, einen Laserstrahl (41) zu erzeugen und in einen zweiten Arbeitsbereich (8) innerhalb der Vakuumkammer (49) zu richten; eine Prozessgaszuführungsvorrichtung (61), welche konfiguriert ist, mehrere unterschiedliche Prozessgase (64₁, 64₂, 64₃) gemäß einer Prozessgaszuführungseinstellung (91) in den zweiten Arbeitsbereich (8) zu führen; eine Steuerung (71), welche konfiguriert ist, die erste Teilchenstrahlsäule (11, 13), den Laser (40) und die Prozessgaszuführungsvorrichtung (61) zu steuern und ein Detektionssignal von dem ersten Detektor (29) zu empfangen und zu verarbeiten; wobei die Steuerung (71) konfiguriert ist, die Prozessgaszuführungsvorrichtung (61) gemäß der Prozessgaszuführungseinstellung (91) zu steuern, sodass mindestens ein Prozessgas der mehreren unterschiedlichen Prozessgase (64₁, 64₂, 64₃) mittels der Prozessgaszuführungsvorrichtung (61) zu der Probe (3) in dem zweiten Arbeitsbereich (8) geführt wird; wobei die Steuerung (71) ferner konfiguriert ist, den Laser (40) gemäß einer Prozessgasaktivierungseinstellung (92) zu steuern, sodass das der Probe (3) zugeführte, mindestens eine Prozessgas mit dem Laserstrahl (41) aktiviert wird, wodurch die Probe (3) in dem zweiten Arbeitsbereich (8) bearbeitet wird; wobei die Messvorrichtung (28) konfiguriert ist, eine Eigenschaft der Probe (3) in der Vakuumkammer (49) zu messen, wobei sich die Eigenschaft der Probe (3) in Abhängigkeit des Bearbeitens der Probe (3) ändert; wobei die Steuerung (71) ferner konfiguriert ist, die Prozessgaszuführungseinstellung (91) so zu ändern, dass sich ein Verhältnis zuzuführender Mengen der Prozessgase (64₁, 64₂, 64₃) ändert; und wobei die Steuerung (71) ferner konfiguriert ist, die Probe (3) gemäß der geänderten Prozessgaszuführungseinstellung (91) in dem zweiten Arbeitsbereich (8) zu bearbeiten.
Teilchenstrahlsystem (1; 1A) gemäß Anspruch 20 oder 21, wobei die Steuerung (71) konfiguriert ist, die Prozessgaszuführungseinstellung (91) in Abhängigkeit eines von der Messvorrichtung (28) erhaltenen Messergebnisses automatisch zu ändern.
Teilchenstrahlsystem (1; 1A) gemäß Anspruch 20 oder 21, ferner umfassend: eine Ausgabevorrichtung (87) zum Ausgeben von von der Messvorrichtung (28) erhaltenen Messergebnissen an einen Bediener; eine Eingabevorrichtung (88) zum Empfangen einer Anweisung des Bedieners; und wobei die Steuerung (71) ferner konfiguriert ist, die Prozessgaszuführungseinstellung (91) gemäß der empfangenen Anweisung des Bedieners zu ändern.
Computerprogrammprodukt, welches computerausführbare Anweisungen umfasst, welche bei Ausführung auf einem Computer, insbesondere einer Steuerung (71) eines Teilchenstrahlsystem (1; 1A), bewirken, dass die Steuerung (71) das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 19 ausführt.