DE112010003115T5

DE112010003115T5 - Ionenätzvorrichtung

Info

Publication number: DE112010003115T5
Application number: DE112010003115T
Authority: DE
Inventors: Hirobumi Muto; Atsushi Kamino; Asako Kaneko
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp; Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2009-07-30
Filing date: 2010-07-14
Publication date: 2012-12-06
Anticipated expiration: 2030-07-15
Also published as: JP5619002B2; CN102473576B; DE112010003115B4; JPWO2011013311A1; CN102473576A; KR101392521B1; US20120126146A1; US8552407B2; KR20120046208A; WO2011013311A1

Abstract

Beschrieben wird eine Abschirmung (8, 10), die zwischen einer Ionenquelle (1) einer Ionenätzvorrichtung und einer Probe (7) so angeordnet ist, dass sie mit der Probe in Kontakt ist. Die Abschirmung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie eine runde Form mit einer Öffnung in der Mitte aufweist und sich um eine Achse (11) drehen kann, die durch die Öffnung verläuft. Weiter ist auf der zur Ionenquelle weisenden Oberfläche eines Endabschnitts der Abschirmung eine Rille vorgesehen, und in einem Endabschnitt der Abschirmung ist eine geneigte Fläche vorgesehen. Daher wird eine Ionenätzvorrichtung mit einer Abschirmung erhalten, bei der die maximale Anzahl von Bearbeitungsvorgängen erhöht und die Position der Abschirmung genau reguliert werden können.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Abschirmung für Ionenätzvorrichtungen, mit denen eine Probe für ein Rasterelektronenmikroskop oder dergleichen hergestellt wird.
Stand der Technik
Ionenätzvorrichtungen sind Vorrichtungen zum Abkratzen oder Abschaben einer Probe mittels des Phänomens des Sputterns, in denen in Bezug auf Energie und Richtung in geeigneter Weise angeordnete Ionenstrahlen beschleunigt und auf die Probe abgestrahlt werden, um Probenatome aus einer Oberfläche der Probe herauszulösen.
Beim Bearbeiten einer Probe wird außer in einer Bearbeitungsposition eine Abschirmung (nachstehend als Maske bezeichnet) für Ionenstrahlen auf der Oberfläche der Probe angeordnet, um zu verhindern, dass die Streuung der Ionenstrahlen die Probe außer in der Bearbeitungsposition beschädigt, und die Probe wird aus der Abschirmung hervorstehen gelassen. Ein vorstehender Teil der Probe wird dem Sputtern ausgesetzt, wodurch ein Probenabschnitt bearbeitet werden kann, um ihn zu glätten.
Die in den Patentdokumenten 1 und 2 beschriebene Technik ist üblicherweise für Ionenätzvorrichtungen bekannt.
Zitierliste
Patentliteratur

Patentdokument 1: JP-A-2005-62131
Patentdokument 2: JP-A-2006-269342

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Masken für herkömmliche Ionenätzvorrichtungen sind polygonal geformt, beispielsweise quadratisch oder rechteckig. Bei herkömmlichen polygonal geformten Masken treten jedoch die folgenden Probleme auf.
Erstens tritt bei polygonal geformten Masken das Problem auf, dass zur Aufrechterhaltung eines bündigen Kontakts mit einer Probe seitens der Hersteller eine aufwändige Bearbeitungstechnik erforderlich ist, was mit hohen Kosten verbunden ist. Zudem wird die Maske aufgrund des Sputter-Phänomens verbraucht, die mögliche Anzahl der Bearbeitungsvorgänge mit jeder Maske ist gering gemessen an einer Konfiguration mit polygonal geformten Masken und die Maske muss unter Verwendung der vier Seiten einer einzelnen Maske mehrfach auf einer Befestigungsplatte montiert werden.
Zweitens erfolgt die Positionsregelung einer Maske mithilfe eines Lichtmikroskops, um die Maske und die abgeschirmte Position einer Probe genau zu regulieren. Wenn bei diesem Verfahren der Positionsregelung die Beleuchtung senkrecht auf die Probe auftrifft, fällt das einfallende Licht auf die Maske und die Probe. Ein zugehöriger Regler beobachtet die Maske und die Probe, aber der Kontrast im Sichtfeld wird aufgrund der Spiegelreflektion verringert, was es schwierig macht, die Grenze zwischen beiden zu unterscheiden.
Drittens stimmen in dem Fall, dass bei der Regelung der abgeschirmten Position eine Maskenendfläche senkrecht zu der Probenoberfläche ist, die Seite der Maske, die mit der Probenoberfläche in Kontakt ist, und die Seite der Maske, die nicht mit der Probenoberfläche in Kontakt ist, bei Beobachtung der Probe und der Maske von oben mit einem Lichtmikroskop überein. Weil das Lichtmikroskop eine geringe Tiefenschärfe aufweist, ist es dabei schwierig, sowohl die Oberseite der Maske als auch die Probenoberfläche scharf einzustellen, so dass es schwierig ist, den Betrag genau einzustellen, um den die Probe von der Maskenendfläche vorsteht.
In Anbetracht dieser Probleme ist ein Ziel der Erfindung die Bereitstellung einer Ionenätzvorrichtung mit einer Abschirmung, die die mögliche Anzahl der Bearbeitungsvorgänge erhöhen und die Position der Abschirmung genau regulieren kann.
Lösung für das Problem
Zur Lösung des ersten Problems stellt die Erfindung eine Abschirmung für eine Ionenätzvorrichtung bereit, mit der von einer Ionenquelle emittierte Ionenstrahlen auf eine Probe abgestrahlt werden, um die Probe zu bearbeiten, wobei die Abschirmung an einer Position zwischen der Probe und der Ionenquelle und in Kontakt mit der Probe angeordnet ist und wobei die Abschirmung rund ist, in ihrer Mitte eine Öffnung aufweist und sich um eine durch die Öffnung verlaufende Achse drehen kann.
Indem die Abschirmung rund ausgeführt wird, ist es möglich, eine Abschirmung für das Ionenätzen herzustellen, die keine aufwändige Bearbeitungstechnik erfordert und kostengünstig ist. Außerdem kann dank der Drehung um die Mitte der Abschirmung die mögliche Anzahl der Bearbeitungsvorgänge pro Maske mit einem einmaligen Befestigen der Maske erhöht werden.
Zur Lösung des zweiten Problems ist an einem Ende der Abschirmung auf einer zur Ionenquelle weisenden Oberfläche eine Rille vorgesehen. Dadurch kann die Spiegelreflektion von der Abschirmung verringert werden, wodurch eine Verbesserung des Kontrasts erreicht wird, was es erleichtert, die Grenze zwischen einer Probe und der Abschirmung zu unterscheiden.
Zur Lösung des dritten Problems ist an einem Ende der Abschirmung eine geneigte Fläche vorgesehen, und die Abschirmung weist die Form eines Kegelstumpfs auf, der sich zur Oberfläche der Probe hin vergrößert. Dadurch stimmen die Seite der Abschirmung, die mit der Probenoberfläche in Kontakt ist, und die Seite der Abschirmung, die nicht mit der Probenoberfläche in Kontakt ist, nicht miteinander überein, und es wird leichter, sowohl die Probe als auch die Seite der Abschirmung, die mit der Probe in Kontakt ist, scharf einzustellen.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Nach der Erfindung ist es möglich, eine Abschirmung für das Ionenätzen (Ionenfräsen) und eine Ionenätzvorrichtung bereitzustellen, die keine aufwändige Bearbeitungstechnik erfordert und kostengünstig ist. Außerdem ist es möglich, eine Abschirmung für das Ionenätzen und eine Ionenätzvorrichtung bereitzustellen, bei der die Position der Abschirmung genau reguliert werden kann.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine schematische Ansicht einer Ionenätzvorrichtung.
2 zeigt einen Zustand, in dem eine auf einer Abschirmungsbefestigungsplatte befestigte Abschirmung nach einer Ausführungsform der Erfindung auf der Oberfläche einer Probe angebracht ist und Ionenstrahlen darauf abgestrahlt werden.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm für das Verfahren zum Befestigen der Abschirmung.
4 zeigt eine Querschnittsansicht der Umgebung einer Endfläche der Abschirmung nach einer Ausführungsform der Erfindung.
Ausführungsform der Erfindung
Eine Ausführungsform einer Ionenätzvorrichtung und einer Abschirmung (Maske) nach der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beschrieben.
Erste Ausführungsform
1 zeigt den Aufbau einer Ionenätzvorrichtung, in der eine Maske 8 auf einer Oberfläche der Probe 7 befestigt wird, Ionenstrahlen 2 nach Beschleunigung abgestrahlt werden und das durch die Ionen ausgelöste Sputter-Phänomen genutzt wird, um einen Abschnitt eines vorstehenden Teils der Probe zu bearbeiten. Zum Beispiel können Argon-Ionenstrahlen als die Ionenstrahlen 2 verwendet werden.
Die Stromdichte von Argonionen in einer Ionenquelle 1 wird mit einer Ionenquellensteuereinheit 3 gesteuert. Es ist möglich, ein Vakuumevakuierungssystem 5 so zu steuern, dass das Innere einer Vakuumkammer 4 in einen Vakuum- oder atmosphärischen Zustand versetzt wird, und diesen Zustand aufrechtzuerhalten. Eine Probe 7 wird auf einer Probenhalterung 6 befestigt. Außerdem kann, wenn das Innere der Vakuumkammer 4 zur Atmosphäre hin geöffnet wird, ein Probentisch 9 aus der Vakuumkammer 4 herausgezogen werden. Die Probenhalterung 6 mit der darauf befestigten Probe 7 kann auf dem Probentisch 9 befestigt werden.
Durch Befestigen der Maske 8 auf der Probe 7 und Abstrahlen der von der Ionenquelle 1 freigesetzten Ionenstrahlen 2 ist es möglich, einen von der Maske 8 vorstehenden Teil der Probe 7 zu bearbeiten.
2 zeigt die Maske 8 nach der Erfindung.
2(a) zeigt einen Zustand, in dem eine auf einer Maskenbefestigungsplatte 13 befestigte runde Maske 10 auf der Oberfläche der Probe 7 angebracht ist und die Ionenstrahlen 2 auf die runde Maske 10 und die Probe 7 abgestrahlt werden. So ist es möglich, die Ionenstrahlen 2 abzustrahlen, um eine Zielposition der Probe 7 zu bearbeiten. Während die bearbeitete Fläche der Probe etwas abgerundet ist, ist der mit einem Elektronenmikroskop beobachtete Bereich ziemlich klein, was für die Betrachtung kein Problem darstellt.
2(b) zeigt eine Seitenansicht der runden Maske 10. Die runde Maske 10 ist in ihrer Mitte mit einer Öffnung versehen, um eine Drehung um eine durch die Öffnung verlaufende Achse zu ermöglichen (wobei hier eine Schraube 14 die Achse definiert). Nach der Bearbeitung wird die Schraube 14 gelöst, und die bearbeitete Fläche der runden Maske 10 wird in der in 2(a) gezeigten Maskendrehrichtung 12 weiterbewegt, wobei die Maskenmitte 11 als Achse dient. Es ist möglich, den Betrag der Drehung frei zu wählen, und es reicht aus, einen unbeschädigten Teil in eine Position für die Ionenbestrahlung zu bringen. Daher ist es durch einmaliges Befestigen der Maske möglich, die mögliche Anzahl der Bearbeitungsvorgänge pro Maske zu erhöhen.
3 zeigt das Verfahren zum Befestigen einer Maske, wobei 3(a) das Verfahren zum Befestigen einer herkömmlichen quadratischen Maske zeigt und 3(b) das Verfahren zum Befestigen einer runden Maske nach der Erfindung zeigt. Bei der herkömmlichen Maske ist es erforderlich, die Maske vier Mal auf der Maskenbefestigungsplatte zu befestigen, um die gesamten Endfläche der Maske zu benutzen. Andererseits ist es mit der Maskenach der Erfindung möglich, die gesamte Endfläche der Maske zu verwenden, nachdem die Maske nur einmal auf der Maskenbefestigungsplatte befestigt worden ist. Um die Maske zu drehen, reicht es aus, eine Schraube zu lösen, mit der die Maske und die Maskenbefestigungsplatte zusammen befestigt sind. Es ist möglich, den Betrag der Drehung frei zu wählen, und es reicht aus, einen unbeschädigten Teil in eine Position für die Ionenbestrahlung zu bringen.
4 zeigt den Aufbau der Maske nach der Erfindung im Querschnitt. Zuerst wird eine Rille mit einer Neigung θa um φb herum gebildet. Aufgrund der Rille kann bei der Positionierung der Maske mit einem Lichtmikroskop verhindert werden, dass das von der Lichtquelle des Lichtmikroskops emittierte Licht von der Probe reflektiert wird und auf die Objektivlinse fällt. Dadurch wird der Kontrast des Sichtfelds verbessert, was die Positionierung der Maske erleichtert.
Außerdem wird eine geneigte Fläche θb gebildet. Die geneigte Fläche ist so ausgebildet, dass die Abschirmung die Form eines Kegelstumpfs aufweist, der sich zur Oberfläche der Probe hin vergrößert. Dadurch wird es bei der Positionierung der Maske mit dem Lichtmikroskop leichter, das Lichtmikroskop auf die Grenze zwischen einem Spitzenende der Maske und der Probe scharf zu stellen, so dass die Positionierung der Maske erleichtert wird.
Darüber hinaus ist es möglich, optional den Winkel θa für die Form der Rille zu wählen. Auch müssen die beiden Seiten nicht unbedingt denselben Wert θa aufweisen. Außerdem ist es auch für θb möglich, optional einen Winkel zu wählen.
Während die Rille und die in 4 gezeigte Neigung nicht unbedingt auf eine runde Maske beschränkt sind, kann die runde Maske die Bearbeitung mit einer solchen Rille und einer solchen Neigung erleichtern.
Darüber hinaus wird das Lichtmikroskop so montiert, dass sein Sichtfeld in einer Position angeordnet wird, an der das Ende der Abschirmung und die Probe 7 angeordnet sind. Weil das Lichtmikroskop im Allgemeinen nicht verwendet wird, wenn die Probe bearbeitet wird, wird es getrennt von der Ionenätzvorrichtung vorbereitet und gezielt zum Zeitpunkt der Positionierung der Maske und der Probe verwendet. Wenn die Positionierung mit dem Lichtmikroskop erfolgt, werden die Probe, die Maske und die Maskenbefestigungsplatte in dieser Reihenfolge auf dem Probenhalter angeordnet, der aus der Ionenätzvorrichtung entnommen wurde, wobei die relative Position zwischen der Probe und der Maske reguliert wird, und sie werden mithilfe von Befestigungselementen (Schrauben usw.) auf dem Probenhalter gehalten. Dabei wird, wenn die Maske die vorstehend genannte Endfläche und die vorstehend genannte Rille aufweist, die optische Achse des Lichtmikroskops normalerweise parallel zur Achse der Maskenmitte 11 eingestellt, so dass die Senkrechten zu der Endfläche und den Oberflächen, die die Rille definieren, nicht parallel zur optischen Achse des Lichtmikroskops sind. Daher kann bei der Positionierung der Maske verhindert werden, dass reflektiertes Licht auf die Objektivlinse des Lichtmikroskops fällt und damit das Sichtfeld des Lichtmikroskops beeinträchtigt.
Bezugszeichenliste

1: Ionenquelle
2: Ionenstrahl
3: Ionenquellensteuereinheit
4: Vakuumkammer
5: Vakuumevakuierungssystem
6: Probenhalterung
7: Probe
8: Abschirmung (Maske)
9: Probentisch
10: Runde Maske
11: Maskenmitte
12: Maskendrehrichtung
13: Maskenbefestigungsplatte
14: Schraube

Claims

Abschirmung für eine Ionenätzvorrichtung, mit der von einer Ionenquelle emittierte Ionenstrahlen auf eine Probe abgestrahlt werden, um die Probe zu bearbeiten, wobei die Abschirmung an einer Position zwischen der Probe und der Ionenquelle und in Kontakt mit der Probe angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmung rund ist, in ihrer Mitte eine Öffnung aufweist und sich um eine durch die Öffnung verlaufende Achse drehen kann.
Abschirmung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmung in einem Endabschnitt auf einer zur Ionenquelle weisenden Oberfläche eine Rille aufweist.
Abschirmung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmung in einem Endabschnitt der Abschirmung eine geneigte Fläche aufweist und die Abschirmung die Form eines Kegelstumpfs aufweist, der sich zur Oberfläche der Probe hin vergrößert.
Abschirmung für eine Ionenätzvorrichtung, mit der von einer Ionenquelle emittierte Ionenstrahlen auf eine Probe abgestrahlt werden, um die Probe zu bearbeiten, wobei die Abschirmung an einer Position zwischen der Probe und der Ionenquelle und in Kontakt mit der Probe angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmung rund ist und in einem Endabschnitt auf einer zur Ionenquelle weisenden Oberfläche eine Rille aufweist.
Abschirmung für eine Ionenätzvorrichtung, mit der von einer Ionenquelle emittierte Ionenstrahlen auf eine Probe abgestrahlt werden, um die Probe zu bearbeiten, wobei die Abschirmung an einer Position zwischen der Probe und der Ionenquelle und in Kontakt mit der Probe angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmung rund ist und in einem Endabschnitt eine geneigte Fläche aufweist.
Ionenätzvorrichtung, mit der von einer Ionenquelle emittierte Ionenstrahlen auf eine Probe abgestrahlt werden, um die Probe zu bearbeiten, dadurch gekennzeichnet, dass die Ionenätzvorrichtung eine Abschirmung aufweist, die an einer Position zwischen der Probe und der Ionenquelle und in Kontakt mit der Probe angeordnet ist, und die Abschirmung rund ist, in ihrer Mitte eine Öffnung aufweist und sich um eine durch die Öffnung verlaufende Achse drehen kann.
Ionenätzvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmung in einem Endabschnitt auf einer zur Ionenquelle weisenden Oberfläche eine Rille aufweist.
Ionenätzvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmung in einem Endabschnitt der Abschirmung eine geneigte Fläche aufweist und die Abschirmung die Form eines Kegelstumpfs aufweist, der sich zur Oberfläche der Probe hin vergrößert.