DE112014000306T5

DE112014000306T5 - Kombinierter Ladungsteilchendetektor, Ladungsteilchenstrahlvorrichtung und Ladungsteilchendetektor

Info

Publication number: DE112014000306T5
Application number: DE112014000306.9T
Authority: DE
Inventors: Tsunenori Nomaguchi; Toshihide Agemura
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp; Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2013-01-31
Filing date: 2014-01-10
Publication date: 2015-09-17
Anticipated expiration: 2034-01-11
Also published as: US20150364296A1; US20170358421A1; CN104956461A; WO2014119350A1; CN104956461B; US9761409B2; JP6310961B2; JPWO2014119350A1; US10128081B2; DE112014000306B4; JP6014688B2; JP2016189332A

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Modulieren der Bestrahlungsbedingungen eines Ladungsteilchenstrahls mit hoher Geschwindigkeit und das Detektieren eines Signals in Synchronisation mit einer Modulationsperiode für den Zweck des Extrahieren eines Signals von einem bestimmten Ladungsteilchenstrahl, wenn eine Probe mit mehreren Ladungsteilchenstrahlen gleichzeitig bestrahlt wird, oder zum Beispiel für den Zweck des Trennens der Sekundärelektronensignale aufgrund der Ionenstrahlbestrahlung und der Sekundärelektronensignale aufgrund der Elektronenstrahlbestrahlung in einem FIB-REM-System. Die vorliegende Erfindung bezieht sich weiter auf das Zerlegen von Licht, das von zwei oder mehr Arten von Szintillatoren mit unterschiedlichen Lichtemissionseigenschaften emittiert wird, das Erfassen der jeweiligen Signalstärke und das Verarbeiten der Signale auf der Grundlage des Verhältnisses der ersten Signalstärke, wenn die Probe mit einem ersten Ladungsteilchenstrahl allein bestrahlt wird, zu der zweiten Signalstärke, wenn die Probe mit dem zweiten Ladungsteilchenstrahl allein bestrahlt wird, wobei das Verhältnis mit einem Mechanismus eingestellt wird. Die vorliegende Erfindung ermöglicht das Extrahieren nur eines Signals aufgrund eines gewünschten Ladungsteilchenstrahls, auch wenn die Probe mit mehreren Ladungsteilchenstrahlen gleichzeitig bestrahlt wird. Die REM-Beobachtung kann zum Beispiel mitten während der FIB-Bearbeitung mit den Sekundärelektronen in dem FIB-REM-System durchgeführt werden.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Ladungsteilchenstrahlvorrichtung mit einem Mechanismus, der eine Probe mit einem Ladungsteilchenstrahl bestrahlt, und einem Mechanismus, der von der Probe emittierte Ladungsteilchen detektiert.
Stand der Technik
Ein FIB-REM-System ist mit einem fokussierten Ionenstrahl (FIB), der eine Bearbeitung auf Nanoebene durchführen kann, und einem Rasterelektronenmikroskop (REM) ausgestattet, das eine Beobachtung auf Nanoebene durchführen kann, und wird in verschiedenen Gebieten wie Halbleiter, Werkstoffe und Biotechnologie eingesetzt. Das auffälligste Merkmal des FIB-REM-Systems besteht darin, dass ein mit dem FIB bearbeiteter Querschnitt mit dem REM sofort beobachtet werden kann. Dies ermöglicht es, die FIB-Bearbeitung mit hoher Präzision zu kontrollieren. Bei der Durchführung einer Fehleranalyse an einem Halbleiterbauteil kann zum Beispiel die FIB-Bearbeitung leicht an einem bestimmten Querschnitt gestoppt werden.
Die japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2005-108545 (PTL 1) beschreibt, dass ein Photoelektronenmikroskop, das ein Elektronenmikroskop und die Röntgenphotoelektronenspektroskopie kombiniert, das ein Photoelektron mit einer bestimmten Energie erfasst und Daten über einen Bindungszustand erfasst, oder ein Sekundärionen-Elektronenmikroskop mit einem angeregten Sekundärion als Quelle für die Bildcodierung die sphärische Aberration mit einem Verfahren zum Verwenden einer Farbaberration in einem bildformenden optischen System durch Wellenlängenmodulation von abgestrahltem Licht und Ändern (Modulieren) der Fokusposition des Systems mit hoher Geschwindigkeit, einem Verfahren zum Ändern (Modulieren) eines Linsensystems mit hoher Geschwindigkeit und einem Verfahren zum Ändern (Modulieren) der Probenposition mit hoher Geschwindigkeit beseitigt.
Darüber hinaus beschreibt die japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 58-158848 (PTL 2) einen Elektronendetektor, der ein Sekundärelektron und ein reflektiertes Elektron gleichzeitig mit einem Lichtleiter, zwei Schichten von Szintillatoren, die auf einer Elektronenauftrefffläche des Lichtleiters und aus Materialien mit unterschiedlichen Emissionsspektren gebildet sind, spektroskopischen Einrichtungen, die auf der Emissionsseite des Lichtleiters installiert sind, um das Licht von jedem Szintillator zu trennen, und photoelektrischen Detektionseinrichtungen, die das jeweils getrennte Licht detektieren, erfassen kann.
Darüber hinaus beschreibt die japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 9-161712 (PTL 3) eine Beobachtungsvorrichtung, die eine Probe mit einem Ionenstrahl bearbeitet, wobei die Vorrichtung Einrichtungen aufweist, die ein reflektiertes Elektron auswählen und detektieren, das durch Bestrahlen der Probe mit einem Elektronenstrahl erfasst wird. In PTL 3 wird beschrieben, dass, während ein durch Bestrahlung mit einem Ionenstrahl erzeugtes Sekundärelektron nicht von einem durch Bestrahlung mit einem Elektronenstrahl erzeugten Sekundärelektron unterschieden werden kann, das reflektierte Elektron, das durch die Wirkung der elastischen Streuung des Elektronenstrahls zurückgegeben wird, eine höhere Energie als das Sekundärelektron aufweist und daher von dem Sekundärelektron im Hinblick auf die Energiedifferenz unterschieden werden kann, wodurch man beobachten kann, wie die Probe sich in ihrer Form verändert, ohne die Ionenstrahlbearbeitung mittendrin unterbrechen zu müssen.
Zitierliste
Patentliteratur

PTL 1: Japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2005-108545
PTL 2: Japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 58-158848
PTL 3: Japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 9-161712

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Die FIB-Bearbeitung und die REM-Beobachtung werden jedoch meist getrennt durchgeführt. Die Anmelder der vorliegenden Erfindung sind der Ansicht, dass dies geschieht, weil es schwierig ist, Ladungsteilchen derselben Art wie die von der Probe durch die Bestrahlung mit dem Ionenstrahl emittierten Sekundärelektronen und die von der Probe durch die Bestrahlung mit dem Elektronenstrahl emittierten Sekundärelektronen voneinander zu trennen.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf das Extrahieren eines Signals von einem bestimmten Ladungsteilchenstrahl, wenn die Probe mit mehreren Ladungsteilchenstrahlen gleichzeitig bestrahlt wird. Das Ziel bezieht sich zum Beispiel auf das Trennen zwischen einem sekundären elektronischen Signal, das aus der Ionenstrahlbestrahlung entsteht, und einem sekundären elektronischen Signal, das aus der Elektronenstrahlbestrahlung in dem FIB-REM-System entsteht.
Lösung für das Problem
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Modulieren der Bestrahlungsbedingungen für den Ladungsteilchenstrahl mit hoher Geschwindigkeit und das Detektieren eines Signals in Synchronisation mit einer Modulationsperiode.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich weiter auf das Zerlegen von Licht, das von zwei oder mehr Arten von Szintillatoren mit unterschiedlichen Lichtemissionseigenschaften emittiert wird, das Erfassen der jeweiligen Signalstärke und das Verarbeiten der Signale auf der Grundlage des Verhältnisses der ersten Signalstärke, wenn die Probe mit einem ersten Ladungsteilchenstrahl allein bestrahlt wird, zu der zweiten Signalstärke, wenn die Probe mit dem zweiten Ladungsteilchenstrahl allein bestrahlt wird, wobei das Verhältnis mit einem Mechanismus eingestellt wird.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ermöglicht das Extrahieren nur eines Signals aus einem gewünschten Ladungsteilchenstrahl, wenn die Probe mit mehreren Ladungsteilchenstrahlen gleichzeitig bestrahlt wird. Die REM-Beobachtung kann zum Beispiel mitten während der FIB-Bearbeitung mit den Sekundärelektronen in dem FIB-REM-System durchgeführt werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine schematische Ansicht einer Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach einer ersten Ausführungsform.
2(a) bis 2(c) zeigen Diagramme zur Veranschaulichung eines Beispiels für die Signalerfassung, wenn die Bestrahlungsbedingungen nicht moduliert werden.
3(a) bis 3(d) zeigen Diagramme zur Veranschaulichung eines Beispiels für die Signalerfassung, wenn die Bestrahlungsbedingungen moduliert werden.
4 zeigt ein Beispiel für einen Steuerungsbildschirm nach der ersten Ausführungsform.
5 zeigt ein Beispiel für den Steuerungsbildschirm nach der ersten Ausführungsform.
6 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Beispiels für einen Ladungsteilchendetektor mit Spektroskopiefunktion.
7 zeigt eine schematische Ansicht einer Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform.
8(a) bis 8(d) zeigen Diagramme zur Veranschaulichung eines Beispiels für die Signalerfassung durch einen Ladungsteilchendetektor mit Spektroskopiefunktion.
9 zeigt ein Beispiel für einen Steuerungsbildschirm nach der zweiten Ausführungsform.
Beschreibung der Ausführungsformen
Eine Ausführungsform beschreibt eine kombinierte Ladungsteilchenstrahlvorrichtung mit einer ersten Ladungsteilchenstrahlsäule, die eine Probe mit einem ersten Ladungsteilchenstrahl bestrahlt, einer zweiten Ladungsteilchenstrahlsäule, die die Probe mit einem zweiten Ladungsteilchenstrahl bestrahlt, einem Ladungsteilchendetektor, der von der Probe emittierte Ladungsteilchen detektiert, einer Bildanzeigevorrichtung, die auf der Grundlage eines Signals von dem Ladungsteilchendetektor ein Bild ausgibt, einem Modulationsmechanismus, der die Bestrahlungsbedingungen für den ersten Ladungsteilchenstrahl mit einer Periode moduliert, die kürzer als die Abtastperiode des ersten Ladungsteilchenstrahls ist, einer Steuerung (Controller), die die mit dem Modulationsmechanismus modulierte Modulationsperiode steuert, und einem Detektionsmechanismus, der ein Signal in Synchronisation mit der Modulationsperiode detektiert, wobei das Signal aufgrund des ersten Ladungsteilchenstrahls getrennt von dem Signal aufgrund des zweiten Ladungsteilchenstrahls detektiert wird, indem das Signal in Synchronisation mit der Modulationsperiode detektiert wird.
Eine Ausführungsform beschreibt außerdem eine Ladungsteilchenstrahlvorrichtung mit einer Ladungsteilchenstrahlsäule, die eine Probe mit einem Ladungsteilchenstrahl bestrahlt, einem Detektor, der von der Probe emittierte Ladungsteilchen detektiert, einem Modulationsmechanismus, der die Bestrahlungsbedingungen für den Ladungsteilchenstrahl mit einer Periode moduliert, die kürzer als die Abtastperiode des Ladungsteilchenstrahls ist, einer Steuerung, die die mit dem Modulationsmechanismus modulierte Modulationsperiode steuert, und einem Detektionsmechanismus, der ein Signal in Synchronisation mit der Modulationsperiode detektiert.
Die Ausführungsform weist außerdem als Modulationsmechanismus einen Mechanismus auf, der das Austasten des Ladungsteilchenstrahls durchführt.
Die Ausführungsform weist außerdem als Modulationsmechanismus einen Mechanismus auf, der den Bestrahlungsstrom des Ladungsteilchenstrahls mit einer Periode moduliert, die kürzer als die Abtastperiode des ersten Ladungsteilchenstrahls ist. Außerdem ist eine Steuerung oder ein grafischer Benutzeroberflächenbildschirm vorgesehen, mit der bzw. dem die Modulationsbreite und die Periode des Bestrahlungsstroms gesteuert werden.
Die Ausführungsform weist außerdem als Modulationsmechanismus einen Mechanismus auf, der die Bestrahlungsenergie des Ladungsteilchenstrahls mit einer Periode moduliert, die kürzer als die Abtastperiode des ersten Ladungsteilchenstrahls ist. Außerdem ist eine Steuerung oder ein grafischer Benutzeroberflächenbildschirm vorgesehen, mit der bzw. dem die Bestrahlungsenergiebreite und die Periode des modulierten Ladungsteilchenstrahls gesteuert werden.
Die Ausführungsform weist außerdem eine Linse auf, die den Ladungsteilchenstrahl auf die Probe fokussiert, wobei die Fokusposition der Linse in Synchronisation mit der Modulationsperiode geändert wird.
Die Ausführungsform weist außerdem einen Probentisch auf, auf dem die Probe befestigt wird, wobei die Position des Probentischs in Synchronisation mit der Modulationsperiode geändert wird.
Die Ausführungsform weist außerdem eine Taste oder eine Schaltfläche auf einem Bedienfeld oder einem grafischen Benutzeroberflächenbildschirm auf, wobei die Taste bzw. Schaltfläche zum Ausführen einer Funktion verwendet wird, die automatisch nach der Modulationsperiode sucht.
Die Ausführungsform beschreibt außerdem, dass die Funktion zum automatischen Suchen nach der Modulationsperiode bei Durchführung einer bestimmten Mausbewegung auf einem bestimmten Bereich des grafischen Benutzeroberflächenbildschirms ausgeführt wird.
Die Ausführungsform weist auch eine Steuerung oder einen grafischen Benutzeroberflächenbildschirm auf, mit der bzw. dem die Periode zum Austasten des Ladungsteilchenstrahls gesteuert wird.
Die Ausführungsform weist außerdem einen grafischen Benutzeroberflächenbildschirm auf, auf dem die Wellenform der Modulationsperiode ausgewählt wird.
Die Ausführungsform weist außerdem einen grafischen Benutzeroberflächenbildschirm auf, auf dem die Modulationsperiode auf der Grundlage der Abtastperiode des auf die Probe abgestrahlten Ladungsteilchenstrahls eingestellt wird.
Die Ausführungsform beschreibt außerdem, dass eine schematische Ansicht für die Form der Wellenform der Modulationsperiode auf dem grafischen Benutzeroberflächenbildschirm angezeigt wird.
Eine Ausführungsform beschreibt weiter eine kombinierte Ladungsteilchenstrahlvorrichtung mit einer ersten Ladungsteilchenstrahlsäule, die eine Probe mit einem ersten Ladungsteilchenstrahl bestrahlt, einer zweiten Ladungsteilchenstrahlsäule, die die Probe mit einem zweiten Ladungsteilchenstrahl bestrahlt, einem Ladungsteilchendetektor, der von der Probe emittierte Ladungsteilchen detektiert, einer Bildanzeigevorrichtung, die auf der Grundlage eines Signals von dem Ladungsteilchendetektor ein Bild ausgibt, einem Mechanismus, der das Verhältnis der ersten Signalstärke einstellt, wenn die Probe mit dem ersten Ladungsteilchenstrahl allein bestrahlt wird, einem Mechanismus, der das Verhältnis der zweiten Signalstärke einstellt, wenn die Probe mit dem zweiten Ladungsteilchenstrahl allein bestrahlt wird, und einer Recheneinheit, die das Signal von dem Detektor auf der Grundlage des Verhältnisses der ersten Signalstärke zur zweiten Signalstärke verarbeitet, wobei der Ladungsteilchendetektor eine Ladungsteilchen-Lichtempfangsfläche mit zwei oder mehr Arten von Szintillatoren mit unterschiedlichen Lichtemissionseigenschaften, einen Mechanismus, der eine Spannung an die Ladungsteilchen-Lichtempfangsfläche anlegt, einen spektroskopischen Mechanismus, der das von den Szintillatoren emittierte Licht zerlegt, und einen Detektionsmechanismus aufweist, der die jeweilige Signalstärke nach dem Zerlegen detektiert.
Die Ausführungsform beschreibt außerdem, dass ein kombinierter Szintillator, der durch Mischen von zwei oder mehr Arten von fluoreszierenden Teilchen mit unterschiedlichen Lichtemissionseigenschaften gebildet ist, für die Ladungsteilchen-Lichtempfangsfläche verwendet wird.
Die Ausführungsform beschreibt außerdem, dass die Recheneinheit verwendet wird, um die Signalstärke aufgrund des ersten Ladungsteilchenstrahls, wenn die Probe mit dem ersten Ladungsteilchenstrahl und dem zweiten Ladungsteilchenstrahl gleichzeitig bestrahlt wird, zu berechnen und ein Bild anzuzeigen.
Die Ausführungsform beschreibt außerdem, dass das Verhältnis der jeweiligen Signalstärke aus der jeweiligen Signalstärke nach dem Zerlegen erfasst wird.
Die Ausführungsform beschreibt außerdem, dass ein Bereich, für den das Verhältnis der Signalstärke berechnet werden soll, auf einem grafischen Benutzeroberflächenbildschirm angegeben wird, und das Verhältnis der jeweiligen Signalstärke in dem angegebenen Bereich erfasst wird.
Die Ausführungsform weist außerdem eine Funktion auf, die automatisch auf der Grundlage eines Änderungsbetrags im Verhältnis der Signalstärke die an die Lichtempfangsfläche angelegte Spannung festlegt.
Die Ausführungsform weist außerdem eine Taste oder eine Schaltfläche auf einem Bedienfeld oder einem grafischen Benutzeroberflächenbildschirm auf, wobei die Taste bzw. Schaltfläche zum Ausführen einer Funktion verwendet wird, die automatisch die Spannung einstellt, die an die Lichtempfangsfläche angelegt wird.
Die Ausführungsform beschreibt außerdem, dass die Funktion zum automatischen Einstellen der an die Lichtempfangsfläche angelegten Spannung bei Durchführung einer bestimmten Mausbewegung auf einem bestimmten Bereich des grafischen Benutzeroberflächenbildschirms ausgeführt wird.
Die Ausführungsform beschreibt außerdem, dass das Verhältnis der erfassten Signalstärke auf dem grafischen Benutzeroberflächenbildschirm angezeigt wird.
Eine Ausführungsform beschreibt außerdem einen Ladungsteilchendetektor mit einer Ladungsteilchen-Lichtempfangsfläche mit zwei oder mehr Arten von Szintillatoren mit unterschiedlichen Lichtemissionseigenschaften, einem Mechanismus, der eine Spannung an die Ladungsteilchen-Lichtempfangsfläche anlegt, einem spektroskopischen Mechanismus, der das von den Szintillatoren emittierte Licht zerlegt, einem Detektionsmechanismus, der die jeweilige Signalstärke nach dem Zerlegen detektiert, einem regelbaren Verstärker, der die jeweilige Signalstärke einzeln verstärkt, einem Verstärkungsfaktor-Eingabemechanismus, der den jeweiligen Verstärkungsfaktor festlegt, einem Subtrahierer, der die Differenz in der Signalstärke nach der Verstärkung ermittelt, und einen Signalausgabemechanismus, der das Signal nach dem Subtrahieren ausgibt. Die Ausführungsform beschreibt außerdem, dass ein kombinierter Szintillator, der durch Mischen von zwei oder mehr Arten von fluoreszierenden Teilchen mit unterschiedlichen Lichtemissionseigenschaften gebildet ist, auf der Ladungsteilchen-Lichtempfangsfläche verwendet wird.
Die vorstehend genannten und andere neuartige Merkmale und Wirkungen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben. Die Zeichnungen dienen dabei ausschließlich dem Verständnis der Erfindung und sind nicht dazu gedacht, den Umfang der Rechte einzuschränken.
Erste Ausführungsform
1 zeigt eine schematische Ansicht einer Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach der vorliegenden Ausführungsform. Wie in 1 gezeigt, weist die Ladungsteilchenstrahlvorrichtung eine Ionenstrahlsäule 101a, eine Ionenstrahlsäulen-Steuerung 131, die die Ionenstrahlsäule 101a steuert, eine Elektronenstrahlsäule 102a, eine Elektronenstrahlsäulen-Steuerung 132, die die Elektronenstrahlsäule 102a steuert, einen Probentisch 104, auf dem eine Probe 103 angebracht werden kann, eine Probentischsteuerung 134, die den Probentisch 104 steuert, eine Probenkammer 105, in der der Probentisch 104 angeordnet ist, Ladungsteilchendetektoren 106 und 107, die Ladungsteilchen detektieren, die erzeugt werden, wenn die Probe 103 mit einem Elektronenstrahl 102b oder einem Ionenstrahl 101b bestrahlt wird, Detektorsteuerungen 136 und 137, die die Ladungsteilchendetektoren 106 bzw. 107 steuern, einen Röntgendetektor 109, eine Röntgendetektor-Steuerung 139, die den Röntgendetektor steuert, einen integrierten Computer 130, der die Funktion der gesamten Ladungsteilchenstrahlvorrichtung steuert, eine Steuerung (etwa eine Tastatur oder eine Maus) 151, mit der ein Bediener verschiedene Anweisungen wie etwa die Bestrahlungsbedingungen und die Position des Probentischs eingibt, und ein oder mehrere Displays 152 auf. Das Display 152 zeigt einen grafischen Benutzeroberflächenbildschirm 153, der zum Steuern der Vorrichtung verwendet wird, den Zustand der Vorrichtung, die erfassten Informationen (einschließlich eines Bildes) und dergleichen an. Der Zustand der Vorrichtung und die erfassten Informationen können in dem grafischen Benutzeroberflächenbildschirm 153 enthalten sein.
Die Ionenstrahlsäule 101a ist ein System mit allen erforderlichen Komponenten für ein FIB, wobei die Komponenten eine Ionenquelle, die einen Ionenstrahl erzeugt, eine Linse, die den Ionenstrahl bündelt, und ein Ablenksystem umfassen, das den Ionenstrahl abtastend bewegt und verschiebt. Die Elektronenstrahlsäule 102a umfasst die erforderlichen Komponenten für ein REM, etwa eine Elektronquellen, die einen Elektronenstrahl erzeugt, eine Linse, die den Elektronenstrahl bündelt, und ein Ablenksystem, das den Elektronenstrahl abtastend bewegt und verschiebt, sowie eine Bestrahlungsenergie-Modulationsstromquelle 110, die die Bestrahlungsenergie des Elektronenstrahls mit hoher Geschwindigkeit modulieren kann, eine Bestrahlungsenergie-Modulationsstromquellensteuerung 140, die die Bestrahlungsenergie-Modulationsstromquelle steuert, einen Austastdeflektor 111, der das Austasten des Elektronenstrahls mit hoher Geschwindigkeit durchführen kann, eine Austaststeuerung 141, die den Austastdeflektor 111 steuert, eine Stromsteuerungslinse 112, die den Strombetrag des Elektronenstrahls mit hoher Geschwindigkeit moduliert, eine Linsensteuerung 142, die die Stromsteuerungslinse steuert, und eine Stromsteuerungsblende 113. Die Bestrahlungsenergie-Modulationsstromquellensteuerung 140, die Austaststeuerung 141 und die Linsensteuerung 142 können in der Elektronenstrahlsäulen-Steuerung 132 enthalten sein. Der Strombetrag wird moduliert, wenn die Stromsteuerungslinse die Menge der Elektronen steuert, die die Stromsteuerungsblende 113 passieren. Die Stromsteuerungslinse kann auch eine Magnetfeldlinse oder eine elektrostatische Linse sein.
Die Ionenstrahlsäule 101a und die Elektronenstrahlsäule 102a sind in der Probenkammer 105 angeordnet, und der Ionenstrahl 101b, der die Ionenstrahlsäule 101a passiert, und der Elektronenstrahl 102b, der die Elektronenstrahlsäule 102a passiert, werden hauptsächlich auf einen Schnittpunkt (Schnittpunkt 171) der optischen Achse 101c der Ionenstrahlsäule und der optischen Achse 102c der Elektronenstrahlsäule fokussiert. Während im Allgemeinen ein Galliumion als der Ionenstrahl 101b verwendet wird, spielt die Ionenart bei der Bearbeitung keine Rolle. Außerdem ist der Ionenstrahl nicht auf einen fokussierten Ionenstrahl beschränkt, sondern kann auch ein breiter Ionenstrahl sein.
Während bei der vorliegenden Ausführungsform die Ionenstrahlsäule 101a senkrecht und die Elektronenstrahlsäule 102a in einem Winkel angeordnet sind, können die Ionenstrahlsäule 101a stattdessen in einem Winkel und die Elektronenstrahlsäule 102a senkrecht angeordnet sein. Darüber hinaus können sowohl die Ionenstrahlsäule 101a als auch die Elektronenstrahlsäule 102a in einem Winkel angeordnet sein. Sie können auch so angepasst sein, dass sie eine Dreisäulenkonfiguration mit einer Gallium-fokussierten Ionenstrahlsäule, einer Argon-fokussierten Ionenstrahlsäule und der Elektronenstrahlsäule aufweisen.
Der Probentisch 104 ist zu einer Bewegung in der Ebene und einer Drehbewegung in der Lage. Der Probentisch kann auch einen Punkt, der einen Ionenstrahlbearbeitung oder -beobachtung erfordert, an eine Position für die Ionenstrahlbestrahlung oder an eine Beobachtungsposition entsprechend dem Elektronenstrahl bewegen.
Die Detektorsteuerungen 136 und 137 weisen jeweils eine Schaltung oder eine Arithmetikverarbeitungseinheit auf, die die arithmetische Verarbeitung eines Detektionssignals durchführt und es in ein Bild umwandelt. Ein kombinierter Ladungsteilchendetektor, der nicht nur Elektronen, sondern auch Ionen detektieren kann, kann als jeder der Ladungsteilchendetektoren 106 und 107 verwendet werden.
Zusätzlich zu den vorstehend genannten Einheiten enthält die Probenkammer 105 eine Gasabscheideeinheit, die zur Herstellung eines Überzugs und zur Kennzeichnung verwendet wird, und eine Mikroprobenahmeeinheit, die eine bestimmte Stelle in der Probe aufnimmt. Antriebsmechanismen wie die Abscheideeinheit und die Mikroprobenahmeeinheit weisen jeweils eine Steuerung auf. Die zur Herstellung eines Überzugs und zur Kennzeichnung verwendete Gasabscheideeinheit enthält ein Abscheidegas, das durch Bestrahlung mit einem Ladungsteilchenstrahl einen Überzugsfilm bildet, und kann das Gas nach Bedarf aus einer Düse zuführen. Die Mikroprobenahmeeinheit, die in Kombination mit dem Bearbeiten und Schneiden der Probe durch die FIB eine bestimmte Stelle in der Probe aufnimmt, weist eine Sonde auf, die mit einer Sondenantriebseinheit in der Probenkammer 105 bewegt werden kann. Die Sonde wird zum Extrahieren eines in der Probe gebildeten winzigen Probenstücks oder zum Zuführen eines elektrischen Potenzials zu der Probe verwendet, während sie mit der Oberfläche der Probe in Berührung gebracht wird. Die Probenkammer 105 kann auch eine Kühlfalle und ein optisches Mikroskop aufweisen. Als einen anderen Detektor als den Ladungsteilchendetektor 107 kann die Probenkammer 105 auch einen Tertiärelektronendetektor, einen STEM-Detektor, einen Rückstreuelektronendetektor und einen Elektronendetektor mit niedrigem Energieverlust aufweisen. Ein Massenspektrometer oder dergleichen kann ebenfalls zusätzlich zu dem Röntgendetektor 109 vorgesehen sein. Der integrierte Computer 130 und die Steuerungen können jeweils miteinander kommunizieren.
Die technische Wirkung der Anwendung von Modulation auf den Ladungsteilchenstrahl wird beschrieben.
Wenn der Bestrahlungsstrom für den Elektronenstrahl moduliert wird, wird auch die Menge der von der Probe emittierten Ladungsteilchen mit derselben Periode moduliert. Wenn daher der Bestrahlungsstrom mit einer Periode moduliert wird, die hinreichend kürzer als die Abtastperiode des Elektronenstrahls und des Ionensträhls ist, wird die Amplitude der Signalstärke, die sich mit einer zu der Modulationsperiode für den Bestrahlungsstrom identischen Periode ändert, detektiert, um nur ein Signal aufgrund des Elektronenstrahls extrahieren zu können. Dieser Punkt wird anhand von 2(a) bis 2(c) und 3(a) bis 3(d) beschrieben. 2(a) bis 2(c) zeigen Diagramme zur Veranschaulichung eines Beispiels für die Signalerfassung, wenn der Elektronenstrahl und der Ionenstrahl nicht moduliert werden. Die untere Reihe in 2(a) zeigt einen Abtastschritt des Ionenstrahls, wobei ein Schritt einem Pixel entspricht. Die obere Reihe in 2(a) zeigt ein Signal aufgrund des Ionenstrahls, wobei sich die Signalstärke zu dem Zeitpunkt ändert, wenn die Bestrahlungsposition der Probe bewegt wird, oder zu dem Zeitpunkt, wenn sich der Abtastschritt in der unteren Reihe ändert. Andererseits zeigt die untere Reihe in 2(b) einen Abtastschritt des Elektronenstrahls, wobei ein Schritt einem Pixel entspricht. Die obere Reihe in 2(b) zeigt ein Signal aufgrund des Elektronenstrahls, wobei sich die Signalstärke zu dem Zeitpunkt ändert, wenn sich der Abtastschritt in der unteren Reihe ändert. Wenn der Ladungsteilchenstrahl entweder des Ionenstrahls oder des Elektronenstrahls wie in 2(a) und 2(b) gezeigt abgestrahlt wird, kann problemlos ein Abtastbild erhalten werden, weil der Abtastschritt der Signalstärke entspricht. Wenn der Ionenstrahl und der Elektronenstrahl gleichzeitig abgestrahlt werden, wird jedoch die Summe der unteren Reihe in 2(a) und 2(b) als die Signalstärke detektiert. Die obere Reihe in 2(c) zeigt das Signal, das tatsächlich detektiert wird, und entspricht der Summe der unteren Reihen in 2(a) und 2(b). Zum besseren Verständnis zeigt die untere Reihe in 2(c) den Abtastschritt des Elektronenstrahls. Aus 2(c) ist ersichtlich, dass sich die Signalstärke unabhängig von der Änderung des Abtastschritts ändert. Dies geschieht, weil das Signal aufgrund des Ionenstrahls mit dem Signal aufgrund des Elektronenstrahls gemischt wird, wodurch es nicht möglich ist, nur das Signal aufgrund des Elektronenstrahls aus dieser Signalwellenform allein zu extrahieren. Folglich erhält man ein REM-Bild mit dem Signal aufgrund des Ionenstrahls als Rauschen.
Als Nächstes zeigen 3(a) bis 3(d) ein Beispiel für die Signalerfassung, wenn Modulation (Sinuswellen) auf die Stromsteuerungslinse angewendet wird oder wenn Modulation (Sinuswellen) auf den Strombetrag des Elektronenstrahls angewendet wird.
Ähnlich wie 2(a) zeigt 3(a) die Signalstärke aufgrund des Ionenstrahls (obere Reihe) und den Abtastschritt des Ionenstrahls (untere Reihe). 3(b) zeigt die Signalstärke aufgrund des Elektronenstrahls, wenn der Bestrahlungsstrom für den Elektronenstrahl moduliert wird (obere Reihe), einen Abtastschritt des Elektronenstrahls (mittlere Reihe) und die Modulationsperiode (untere Reihe). In diesem Fall ist die Signalstärke durch Multiplikation der Signalstärke mit der Modulationsperiode gegeben, wenn keine Modulation angewandt wird. Wenn der Ionenstrahl und der Elektronenstrahl gleichzeitig abgestrahlt werden, wird die Summe der oberen Reihe in 3(a) und 3(b) als die Signalstärke detektiert und wie in der oberen Reihe in 3(c) gezeigt repräsentiert. Die Signalstärke ändert sich unabhängig von dem Abtastschritt des Elektronenstrahls in einem Zustand, der in der oberen Reihe in 3(c) gezeigt ist, wobei man in diesem Fall nur ein Abtastelektronenstrahlbild mit dem Signal aufgrund des Ionenstrahls als Rauschen erhalten kann, wie in 2(c) gezeigt. Die in der oberen Reihe in 3(d) gezeigte Signalwellenform wird jedoch beim Passieren eines Bandpassfilters entsprechend der Modulationsperiode des abgestrahlten Elektronenstrahls erhalten. Die in der unteren Reihe in 3(d) gezeigte Änderung der Amplitude entspricht dem in der unteren Reihe in 3(d) gezeigten Abtastschritt des Elektronenstrahls. Dies zeigt, dass nur das Signal aufgrund des Elektronenstrahls extrahiert werden kann, auch wenn der Ionenstrahl und der Elektronenstrahl gleichzeitig abgestrahlt werden. Daher kann man nur das Signal aufgrund eines bestimmten Ladungsteilchenstrahls extrahieren, indem man die Modulation mit einer Periode auf den Ladungsteilchenstrahl anwendet, die kürzer als der Abtastschritt ist, auch wenn mehrere Ladungsteilchenstrahlen gleichzeitig abgestrahlt werden.
Während die Änderung der Fokusposition einer Objektivlinse, die durch die Modulation der Stromsteuerungslinse verursacht wird, in der vorliegenden Ausführungsform als vernachlässigbar gilt, kann das vorliegende Verfahren umfassender angepasst werden, indem ein Mechanismus vorgesehen wird, der die Änderung der Fokusposition korrigiert. Die Fokusposition kann mit einem Mechanismus korrigiert werden, der die Objektivlinse mit einer Periode moduliert, die identisch mit der Modulationsperiode der Stromsteuerungslinse ist, oder mit einem Mechanismus, der zum Beispiel die Position eines Beobachtungsziels mechanisch ändert.
Eine ähnliche Wirkung kann durch ein Verfahren zur Anwendung von Modulation auf die Bestrahlungsenergie anstelle der Anwendung von Modulation auf die Stromsteuerungslinse oder ein Verfahren zum periodischen Austasten des Elektronenstrahls erhalten werden. Darüber hinaus kann man nur das Signal aufgrund des Ionenstrahls erhalten, indem die Differenz zwischen allen Signalstärken und der extrahierten Signalstärke ermittelt wird.
Während in der vorliegenden Ausführungsform das Signal aufgrund des Elektronenstrahls extrahiert wird, kann man nur das Signal aufgrund des Ionenstrahls extrahieren, indem Modulation auf den Ionenstrahl angewendet wird. Unabhängig von dem System mit der Elektronenstrahlsäule und der Ionenstrahlsäule ist das vorliegende Verfahren für eine allgemeine kombinierte Ladungsteilchenstrahlvorrichtung mit zwei oder mehr Ladungsteilchenstrahlsäulen anwendbar.
Beim Abstrahlen eines einzelnen Ladungsteilchenstrahls kann ein Ausgang, der nicht von dem abgestrahlten Ladungsteilchenstrahl stammt, nämlich Rauschen, beseitigt werden, indem nur das Signal detektiert wird, das der Modulationsperiode des abgestrahlten Ladungsteilchenstrahls entspricht. Als Ergebnis kann die Bildqualität verbessert werden. Daher eignet sich das vorliegende Verfahren für eine allgemeine Ladungsteilchenstrahlvorrichtung.
4 und 5 sind schematische Ansichten, die jeweils einen grafischen Benutzeroberflächenbildschirm nach der vorliegenden Ausführungsform zeigen. Bei der Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens ist es praktisch, den grafischen Benutzeroberflächenbildschirm wie in 4 und 5 gezeigt, der zur Steuerung der Vorrichtung verwendet wird, auf dem Display 152 zu haben oder eine Steuerung mit einer gleichwertigen Funktion zu haben. Das heißt, es ist praktisch, die Austastperiode, die Modulationsperiode und die Amplitude der Stromsteuerungslinse sowie die Modulationsperiode und die Amplitude der Beschleunigungsspannung mit einem Schieberegler oder einem Regler auf der grafischen Benutzeroberfläche kontinuierlich ändern zu können, da man geeignete Bedingungen einstellen kann, während man die Änderung der Signalstärke beobachtet. Auf der anderen Seite ist es praktisch, einen numerischen Wert mit einer Tastatur eingeben zu können, wenn man die geeigneten Bedingungen im Voraus kennt. Ebenfalls geeignet ist ein Verfahren zum Einstellen der Modulationsperiode im Verhältnis zur Abtastgeschwindigkeit des REM und der Abtastgeschwindigkeit des FIB. Auch ist intuitiv leicht zu verstehen und benutzerfreundlich, wenn eine eingestellte modulierte Wellenform auf der grafischen Benutzeroberfläche angezeigt wird.
Außerdem ist es praktisch, eine Funktion zu haben, die eine geeignete Modulationsperiode aus einem Signalbetrag bestimmt, der in einem ausgegebenen Bild enthalten ist (in der vorliegenden Ausführungsform der in dem REM-Bild enthaltene Signalbetrag aufgrund des Ionenstrahls) und automatisch die Modulationsperiode einstellt. Zusätzlich zum Vorsehen einer Schaltfläche auf der grafischen Benutzeroberfläche sind ein Verfahren, das eine bestimmte Mausbewegung wie etwa einen Doppelklick auf einem Bild zuweist, und ein Verfahren, das eine Abkürzungstaste bereitstellt, als Verfahren zum Starten der vorliegenden Funktion geeignet.
Zweite Ausführungsform
6 zeigt eine schematische Ansicht einer kombinierten Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach der vorliegenden Ausführungsform. 7 zeigt eine schematische Ansicht eines Ladungsteilchendetektors mit Spektroskopiefunktion nach der vorliegenden Ausführungsform. Die Konfiguration der Vorrichtung nach der vorliegenden Ausführungsform wird nachstehend unter Konzentration auf die Unterschiede gegenüber der ersten Ausführungsform beschrieben.
Die in 6 gezeigte kombinierte Ladungsteilchenstrahlvorrichtung weist eine Ionenstrahlsäule 101a, eine Ionenstrahlsäulen-Steuerung 131, die die Ionenstrahlsäule 101a steuert, eine Elektronenstrahlsäule 102a, eine Elektronenstrahlsäulen-Steuerung 132, die die Elektronenstrahlsäule 102a steuert, einen Probentisch 104, auf dem eine Probe 103 angebracht werden kann, eine Probentischsteuerung 134, die den Probentisch 104 steuert, eine Probenkammer 105, in der der Probentisch 104 angeordnet ist, einen Ladungsteilchendetektor 706 mit Spektroskopiefunktion, der Ladungsteilchen detektiert, die erzeugt werden, wenn die Probe 103 mit einem Elektronenstrahl 102b oder einem Ionenstrahl 101b bestrahlt wird, einen Ladungsteilchendetektor 107, der Ladungsteilchen detektiert, die erzeugt werden, wenn die Probe 103 mit dem Elektronenstrahl 102b oder dem Ionenstrahl 101b bestrahlt wird, Detektorsteuerungen 136 und 137 (die Detektorsteuerung 136 kann identisch sein mit einer Detektorsteuerung 636 in 7, die noch beschrieben wird), die den Ladungsteilchendetektor 706 mit Spektroskopiefunktion bzw. den Ladungsteilchendetektor 107 steuern, einen Röntgendetektor 109, eine Röntgendetektor-Steuerung 139, die den Röntgendetektor steuert, einen integrierten Computer 130, der die Funktion der gesamten kombinierten Ladungsteilchenstrahlvorrichtung steuert, eine Steuerung (etwa eine Tastatur oder eine Maus) 151, mit der ein Bediener verschiedene Anweisungen wie etwa die Bestrahlungsbedingungen und die Position des Probentischs eingibt, und ein oder mehrere Displays 152 auf.
Die Detektorsteuerungen 136 und 137 weisen jeweils eine Schaltung oder eine Arithmetikverarbeitungseinheit auf, die die arithmetische Verarbeitung eines Detektionssignals durchführt und es in ein Bild umwandelt. Ein kombinierter Ladungsteilchendetektor, der nicht nur Elektronen, sondern auch Ionen detektieren kann, kann als jeder der Ladungsteilchendetektoren 106 und 107 verwendet werden. Während der Ladungsteilchendetektor 706 mit Spektroskopiefunktion in der vorliegenden Ausführungsform nur an der Elektronenstrahlsäule 102a befestigt ist, kann der Ladungsteilchendetektor 706 mit Spektroskopiefunktion nur in der Probenkammer 105 befestigt sein oder sowohl an der Elektronenstrahlsäule 102a als auch in der Probenkammer 105 befestigt sein.
Als einen anderen Detektor als den Ladungsteilchendetektor 107 kann die Probenkammer 105 auch einen Tertiärelektronendetektor, einen STEM-Detektor, einen Rückstreuelektronendetektor und einen Elektronendetektor mit niedrigem Energieverlust aufweisen. Ein Massenspektrometer oder dergleichen kann ebenfalls zusätzlich zu dem Röntgendetektor 109 vorgesehen sein.
Der in 7 gezeigte Ladungsteilchendetektor 706 mit Spektroskopiefunktion weist eine Ladungsteilchen-Lichtempfangsfläche 602, die durch Mischen von zwei oder mehr Arten von Szintillatoren gebildet ist, eine Lichtempfangsflächen-Stromquelle 603, die eine Spannung an die Ladungsteilchen-Lichtempfangsfläche 602 anlegt, eine Lichtempfangsflächen-Stromquellensteuerung 604, die die Lichtempfangsflächen-Stromquelle steuert, ein Spektroskop 605, das einen von dem Szintillator emittierten Lichtstrahl 610 zerlegt, erste und zweite Photodetektoren 606 und 607, die die zerlegten Lichtstrahlen 611 bzw. 612 detektieren, erste und zweite Photodetektorsteuerungen 608 und 609, die die ersten bzw. zweiten Photodetektoren steuern, und die Detektorsteuerung 636 auf, die die Steuerung für die Lichtempfangsflächen-Stromquellensteuerung 604 und die Photodetektorsteuerungen 608 und 609 übernimmt. Während in der vorliegenden Ausführungsform ein Spektroskop und zwei Photodetektoren vorgesehen sind, kann eine beliebige Anzahl von Spektroskopen und Photodetektoren zum Detektieren des zerlegten Lichts vorgesehen sein. Ein einzelnes Abbildungselement mit Spektroskopiefunktion kann ebenfalls verwendet werden.
Die technische Wirkung der Signalverarbeitung mit einem Verhältnis der Signalstärke wird beschrieben.
Die Energieverteilung der von der Probe emittierten Ladungsteilchen ist abhängig von der Art und Energie des abgestrahlten Ladungsteilchenstrahls. Daher ist, wenn die Ladungsteilchen-Lichtempfangsfläche aus zwei oder mehr Arten von Szintillatoren mit unterschiedlichen Lichtemissionseigenschaften gebildet ist, die Intensität des von jedem Szintillator emittierten Lichts abhängig von den Probenbestrahlungsbedingungen der Ladungsteilchen, der an die Ladungsteilchen-Lichtempfangsfläche angelegten Spannung sowie der Form und Zusammensetzung der Probe. Hier wird erwartet, dass durch denselben Prozess erzeugte Ladungsteilchen unter den von der Probe emittierten Ladungsteilchen unabhängig von der Form und Zusammensetzung der Probe mit demselben Verhältnis erzeugt werden.
Daher kann man mit dem folgenden Verfahren nur ein Signal aufgrund eines gewünschten Ladungsteilchenstrahls (nur ein Signal aufgrund des Elektronenstrahls in diesem Fall) extrahieren, auch wenn die Probe mit zwei oder mehr Arten von Ladungsteilchenstrahlen bestrahlt wird (dem Elektronenstrahl und dem Ionenstrahl in diesem Fall). Dieser Punkt wird anhand von 8(a) bis 8(d) beschrieben, die ein Beispiel für die Signalerfassung mit dem Ladungsteilchendetektor mit Spektroskopiefunktion zeigen.

(1) Einstellen der an die Ladungsteilchen-Lichtempfangsfläche angelegten Spannung, so dass das Verhältnis der durch den ersten Photodetektor erhaltenen Signalstärke zu der durch zweiten Photodetektor erhaltenen Signalstärke immer gleich ist, wenn die Probe mit dem Ionenstrahl bestrahlt wird. Hier geben I₁ und I₂ die Signalstärke aufgrund des Ionenstrahls an, die durch den ersten bzw. zweiten Photodetektor erhalten wird (8(a)).
(2) Berechnen des Verhältnisses α (= I₂/I₁) der Signalstärke im Fall von (1).
(3) Bestrahlen der Probe mit dem Elektronenstrahl. Hier geben E₁ und E₂ die Signalstärke aufgrund des Elektronenstrahls an, die durch den ersten bzw. zweiten Photodetektor erhalten wird (8(b)).
(4) Bestrahlen der Probe mit dem Ionenstrahl und dem Elektronenstrahl gleichzeitig.
(5) Die durch den ersten bzw. zweiten Photodetektor detektierten Signale T₁ und T₂, wenn die Probe mit dem Ionenstrahl und dem Elektronenstrahl bestrahlt werden, entsprechend dem Folgenden (8(c)). Mit dem ersten Photodetektor detektiertes Signal: T₁ = E₁ + I₁ Mit dem zweiten Photodetektor detektiertes Signal: T₂ = E₂ + I₂ = E₂ + αI₁
(6) Das mit dem ersten Photodetektor detektierte Signal T₁ mit α multiplizieren und dann von dem Produkt des mit dem zweiten Photodetektor detektierten Signals T₂ subtrahieren. Der Ausgang entspricht dem Folgenden (8(d)). Ausgangssignal: S_Ausgang = αT₁ – T₂ = (αE₁ + αI₁) – (E₂ + αI₁) = αE₁ – E₂
(7) Man kann sehen, dass die Signalstärke in (6) durch E₁ und E₂ repräsentiert ist und dass das Signal nur von dem Elektronenstrahl abhängig ist. Daher kann das REM-Bild aus der Signalstärke in (6) und der Abtastperiode des Elektronenstrahls erfasst werden.

Während bei der vorliegenden Ausführungsform nur das Verhältnis α der Signalstärke aufgrund des Ionenstrahls fest ist, kann das Signal aufgrund des Ionenstrahls auch extrahiert werden, wenn das Verhältnis β der Signalstärke aufgrund des Elektronenstrahls fest ist. In diesem Fall muss die Bedingung α ≠ β erfüllt sein.
Während die vorliegende Ausführungsform darauf abzielt, das Signal aufgrund des Elektronenstrahls bei gleichzeitiger Bestrahlung mit dem Ionenstrahl und dem Elektronenstrahl zu extrahieren, spielen die Anzahl und Art der auf die Probe abgestrahlten Ladungsteilchenstrahlen keine Rolle, wenn es darum geht, nur das Signal aufgrund eines gewünschten Ladungsteilchenstrahls zu extrahieren.
9 zeigt eine schematische Ansicht eines grafischen Benutzeroberflächenbildschirms nach der vorliegenden Ausführungsform. Bei der Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens ist es praktisch, den grafischen Benutzeroberflächenbildschirm wie in 9 gezeigt, der zur Steuerung der Vorrichtung verwendet wird, auf dem Display 152 zu haben oder eine Steuerung mit einer gleichwertigen Funktion zu haben. Das heißt, es ist praktisch, eine Funktion („View area” [Bereich anzeigen] in 9) zu haben, die ein Abtastbild entsprechend dem Verhältnis der mit den ersten und zweiten Photodetektoren detektierten Signalstärke anzeigt, und eine Funktion (die Schaltfläche „Get” [Erfassen] in 9), die den Durchschnittswert des Verhältnisses anzeigt. Weiter ist es praktisch, einen gewünschten Bereich auf dem angezeigten Abtastbild („Selected area” [Ausgewählter Bereich] in 9) angeben zu können und den Durchschnittswert des Verhältnisses der Signalstärke in diesem Bereich zu berechnen, weil hierdurch die Notwendigkeit zum Abstrahlen eines unnötigen Ladungsteilchenstrahls entfällt.
Im Hinblick auf das in Verfahren (1) beschrieben Festlegen der an die Ladungsteilchen-Lichtempfangsfläche angelegten Spannung ist es praktisch, eine Funktion (die Schaltfläche „Search” [Suchen] in 9) zu haben, die auf Knopfdruck nach einer Spannungsbedingung für die Ladungsteilchen-Lichtempfangsfläche mit der kleinsten Veränderung des Verhältnisses sucht. Zusätzlich zum Vorsehen einer Schaltfläche auf der grafischen Benutzeroberfläche sind ein Verfahren, das eine bestimmte Mausbewegung wie etwa einen Doppelklick auf einem Bild zuweist, und ein Verfahren, das eine Abkürzungstaste bereitstellt, als Verfahren zum Starten der vorliegenden Funktion geeignet.
Die technische Wirkung der Verwendung eines gemischten Szintillators wird beschrieben.
PTL 2 beschreibt einen Aufbau, bei dem zwei Lagen von Szintillatoren mit unterschiedlichen Lichtemissionseigenschaften übereinander gelegt werden. Dieser Aufbau muss durch Ausführen eines Stapelverfahrens wie etwa Abscheiden und zweimaliges Auftragen zum Stapeln der verschiedenen Szintillatoren hergestellt werden, und in dem zweiten Prozess muss sorgfältig darauf geachtet werden, dass der bereits in dem ersten Prozess abgelagerte oder aufgebrachte Szintillator nicht wieder an die Oberfläche gebracht oder freigelegt wird. Bei Verwendung eines gemischten Szintillators werden jedoch fluoreszierende Teilchen mit unterschiedlichen Lichtemissionseigenschaften im Voraus gemischt, so dass der Aufbau problemlos mit einem Verfahren ähnlich dem normalen Herstellungsverfahren hergestellt werden kann. Daher ist es der Beschreibung in PTL 2 im Hinblick auf diesen Punkt überlegen.
Bezugszeichenliste

101a: Ionenstrahlsäule
101b: Ionenstrahl
101c: Optische Achse der Ionenstrahlsäule
102a: Elektronenstrahlsäule
102b: Elektronenstrahl
102c: Optische Achse der Elektronenstrahlsäule
103: Probe
104: Probentisch
105: Probenkammer
106, 107: Ladungsteilchendetektor
109: Röntgendetektor
110: Bestrahlungsenergie-Modulationsstromquelle
111: Austastdeflektor
112: Stromsteuerungslinse
113: Stromsteuerungsblende
130: Integrierter Computer
131: Ionenstrahlsäulen-Steuerung
132: Elektronenstrahlsäulen-Steuerung
134: Probentischsteuerung
136, 137, 636: Detektorsteuerung
139: Röntgendetektor-Steuerung
140: Bestrahlungsenergie-Modulationsstromquellensteuerung
141: Austaststeuerung
142: Linsensteuerung
151: Steuerung (zum Beispiel Tastatur und Maus)
152: Display
153: Grafischer Benutzeroberflächenbildschirm
171: Schnittpunkt
602: Ladungsteilchen-Lichtempfangsfläche
603: Lichtempfangsflächen-Stromquelle
604: Lichtempfangsflächen-Stromquellensteuerung
605: Spektroskop
606, 607: Photodetektor
608, 609: Photodetektorsteuerung
610, 611, 612: Lichtstrahl
706: Ladungsteilchendetektor mit Spektroskopiefunktion

Claims

Kombinierte Ladungsteilchenstrahlvorrichtung, aufweisend: eine erste Ladungsteilchenstrahlsäule, die eine Probe mit einem ersten Ladungsteilchenstrahl bestrahlt, eine zweite Ladungsteilchenstrahlsäule, die die Probe mit einem zweiten Ladungsteilchenstrahl bestrahlt, einen Ladungsteilchendetektor, der von der Probe emittierte Ladungsteilchen detektiert, eine Bildanzeigevorrichtung, die auf der Grundlage eines Signals von dem Ladungsteilchendetektor ein Bild ausgibt, einen Modulationsmechanismus, der die Bestrahlungsbedingungen für den ersten Ladungsteilchenstrahl mit einer Periode moduliert, die kürzer als die Abtastperiode des ersten Ladungsteilchenstrahls ist, eine Steuerung, die die mit dem Modulationsmechanismus modulierte Modulationsperiode steuert, und einen Detektionsmechanismus, der ein Signal in Synchronisation mit der Modulationsperiode detektiert, wobei das Signal aufgrund des ersten Ladungsteilchenstrahls getrennt von dem Signal aufgrund des zweiten Ladungsteilchenstrahls detektiert wird, indem das Signal in Synchronisation mit der Modulationsperiode detektiert wird.
Kombinierte Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Mechanismus, der das Austasten für einen Ladungsteilchenstrahl durchführt, als Modulationsmechanismus vorgesehen ist.
Kombinierte Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Mechanismus, der den Bestrahlungsstrom des Ladungsteilchenstrahls mit einer Periode moduliert, die kürzer als die Abtastperiode des ersten Ladungsteilchenstrahls ist, als Modulationsmechanismus vorgesehen ist.
Kombinierte Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Mechanismus, der die Bestrahlungsenergie eines Ladungsteilchenstrahls mit einer Periode moduliert, die kürzer als die Abtastperiode des ersten Ladungsteilchenstrahls ist, als Modulationsmechanismus vorgesehen ist.
Kombinierte Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, weiter aufweisend eine Linse, die den Ladungsteilchenstrahl auf die Probe fokussiert, wobei die Fokusposition der Linse in Synchronisation mit der Modulationsperiode geändert wird.
Kombinierte Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, weiter aufweisend einen Probentisch, auf dem die Probe befestigt wird, wobei die Position des Probentischs in Synchronisation mit der Modulationsperiode geändert wird.
Kombinierte Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 1, weiter aufweisend eine Taste oder eine Schaltfläche auf einem Bedienfeld oder einem grafischen Benutzeroberflächenbildschirm, wobei die Taste bzw. Schaltfläche zum Ausführen einer Funktion verwendet wird, die automatisch nach der Modulationsperiode sucht.
Kombinierte Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Funktion zum automatischen Suchen nach der Modulationsperiode bei Durchführung einer bestimmten Mausbewegung auf einem bestimmten Bereich eines grafischen Benutzeroberflächenbildschirms ausgeführt wird.
Kombinierte Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 1, weiter aufweisend eine Steuerung oder einen grafischen Benutzeroberflächenbildschirm, die bzw. der zum Steuern der Periode zum Austasten des Ladungsteilchenstrahls verwendet wird.
Kombinierte Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 3, weiter aufweisend eine Steuerung oder einen grafischen Benutzeroberflächenbildschirm, die bzw. der zum Steuern der Modulationsbreite und der Periode des Bestrahlungsstroms verwendet wird.
Kombinierte Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 4, weiter aufweisend eine Steuerung oder einen grafischen Benutzeroberflächenbildschirm, die bzw. der zum Steuern der Bestrahlungsenergiebreite und der Periode eines modulierten Ladungsteilchenstrahls verwendet wird.
Kombinierte Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, weiter aufweisend einen grafischen Benutzeroberflächenbildschirm, auf dem die Wellenform der Modulationsperiode ausgewählt wird.
Kombinierte Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, weiter aufweisend einen grafischen Benutzeroberflächenbildschirm, auf dem die Modulationsperiode auf der Grundlage der Abtastperiode eines auf die Probe abgestrahlten Ladungsteilchenstrahls eingestellt wird.
Kombinierte Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei eine schematische Ansicht für die Form der Wellenform der Modulationsperiode auf dem grafischen Benutzeroberflächenbildschirm angezeigt wird.
Ladungsteilchenstrahlvorrichtung, aufweisend: eine Ladungsteilchenstrahlsäule, die eine Probe mit einem Ladungsteilchenstrahl bestrahlt, einen Detektor, der von der Probe emittierte Ladungsteilchen detektiert, einen Modulationsmechanismus, der die Bestrahlungsbedingungen für den Ladungsteilchenstrahl mit einer Periode moduliert, die kürzer als die Abtastperiode des Ladungsteilchenstrahls ist, eine Steuerung, die die Periode der Modulation mit dem Modulationsmechanismus steuert, und einen Detektionsmechanismus, der ein Signal in Synchronisation mit der Modulationsperiode detektiert.
Kombinierte Ladungsteilchenstrahlvorrichtung, aufweisend: eine erste Ladungsteilchenstrahlsäule, die eine Probe mit einem ersten Ladungsteilchenstrahl bestrahlt, eine zweite Ladungsteilchenstrahlsäule, die die Probe mit einem zweiten Ladungsteilchenstrahl bestrahlt, einen Ladungsteilchendetektor, der von der Probe emittierte Ladungsteilchen detektiert, eine Bildanzeigevorrichtung, die auf der Grundlage eines Signals von dem Ladungsteilchendetektor ein Bild ausgibt, einen Mechanismus, der das Verhältnis der ersten Signalstärke einstellt, wenn die Probe mit dem ersten Ladungsteilchenstrahl allein bestrahlt wird, einen Mechanismus, der das Verhältnis der zweiten Signalstärke einstellt, wenn die Probe mit dem zweiten Ladungsteilchenstrahl allein bestrahlt wird, und eine Recheneinheit, die das Signal von dem Detektor auf der Grundlage des Verhältnisses der ersten Signalstärke zur zweiten Signalstärke verarbeitet, wobei der Ladungsteilchendetektor eine Ladungsteilchen-Lichtempfangsfläche mit zwei oder mehr Arten von Szintillatoren mit unterschiedlichen Lichtemissionseigenschaften, einen Mechanismus, der eine Spannung an die Ladungsteilchen-Lichtempfangsfläche anlegt, einen spektroskopischen Mechanismus, der das von den Szintillatoren emittierte Licht zerlegt, und einen Detektionsmechanismus aufweist, der die jeweilige Signalstärke nach dem Zerlegen detektiert.
Kombinierte Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 16, wobei ein kombinierter Szintillator, der durch Mischen von zwei oder mehr Arten von fluoreszierenden Teilchen mit unterschiedlichen Lichtemissionseigenschaften gebildet ist, für die Ladungsteilchen-Lichtempfangsfläche verwendet wird.
Kombinierte Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 16, wobei die Recheneinheit verwendet wird, um die Signalstärke aufgrund des ersten Ladungsteilchenstrahls, wenn die Probe mit dem ersten Ladungsteilchenstrahl und dem zweiten Ladungsteilchenstrahl gleichzeitig bestrahlt wird, zu berechnen und ein Bild anzuzeigen.
Kombinierte Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 16, wobei das Verhältnis der jeweiligen Signalstärke aus der jeweiligen Signalstärke nach dem Zerlegen erfasst wird.
Kombinierte Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 19, wobei ein Bereich, für den das Verhältnis der Signalstärke berechnet werden soll, auf einem grafischen Benutzeroberflächenbildschirm angegeben wird, und das Verhältnis der jeweiligen Signalstärke in dem angegebenen Bereich erfasst wird.
Kombinierte Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 19, weiter aufweisend eine Funktion, die automatisch auf der Grundlage eines Änderungsbetrags im Verhältnis der Signalstärke die an die Lichtempfangsfläche angelegte Spannung festlegt.
Kombinierte Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 21, weiter aufweisend eine Taste oder eine Schaltfläche auf einem Bedienfeld oder einem grafischen Benutzeroberflächenbildschirm, wobei die Taste bzw. Schaltfläche zum Ausführen einer Funktion verwendet wird, die automatisch die Spannung einstellt, die an die Lichtempfangsfläche angelegt wird.
Kombinierte Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 21, wobei die Funktion zum automatischen Einstellen der an die Lichtempfangsfläche angelegten Spannung bei Durchführung einer bestimmten Mausbewegung auf einem bestimmten Bereich eines grafischen Benutzeroberflächenbildschirms ausgeführt wird.
Kombinierte Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 19, wobei das Verhältnis der erfassten Signalstärke auf einem grafischen Benutzeroberflächenbildschirm angezeigt wird.
Ladungsteilchenstrahldetektor, aufweisend: eine Ladungsteilchen-Lichtempfangsfläche mit zwei oder mehr Arten von Szintillatoren mit unterschiedlichen Lichtemissionseigenschaften, einen Mechanismus, der eine Spannung an die Ladungsteilchen-Lichtempfangsfläche anlegt, einen spektroskopischen Mechanismus, der das von den Szintillatoren emittierte Licht zerlegt, einen Detektionsmechanismus, der die jeweilige Signalstärke nach dem Zerlegen detektiert, einen regelbaren Verstärker, der die jeweilige Signalstärke einzeln verstärkt, einen Verstärkungsfaktor-Eingabemechanismus, der einen Verstärkungsfaktor für die jeweilige Signalstärke festlegt, einen Subtrahierer, der die Differenz in der Signalstärke nach der Verstärkung ermittelt, und einen Signalausgabemechanismus, der das Signal nach dem Subtrahieren ausgibt.
Ladungsteilchendetektor nach Anspruch 25, wobei ein kombinierter Szintillator, der durch Mischen von zwei oder mehr Arten von fluoreszierenden Teilchen mit unterschiedlichen Lichtemissionseigenschaften gebildet ist, für die Ladungsteilchen-Lichtempfangsfläche verwendet wird.