DE112014006536T5

DE112014006536T5 - Ionenätzvorrichtung und Probenbearbeitungsverfahren

Info

Publication number: DE112014006536T5
Application number: DE112014006536.6T
Authority: DE
Inventors: Kento Horinouchi; Toru Iwaya; Hisayuki Takasu; Atsushi Kamino
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp; Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2014-05-09
Filing date: 2014-05-09
Publication date: 2016-12-29
Anticipated expiration: 2034-05-10
Also published as: JPWO2015170400A1; DE112014006536B4; CN106233419A; US20170047198A1; US9761412B2; WO2015170400A1; JP6198942B2; CN106233419B

Abstract

Es ist eine Technologie zum Unterdrücken eines Temperaturanstiegs in einer Probe vorgesehen, wobei der Temperaturanstieg durch Bestrahlung mit einem Ionenstrahl mit einer niedrigen Beschleunigungsspannung erzeugt wird. Eine Blockierplatte (13), die von einer Maske (2) verschieden ist, ist vor einer Probe (3) angeordnet. Die Blockierplatte (13) weist eine Öffnung auf, die eine Bearbeitungsfläche überlappt, und Ionenstrahlen treten nur durch die Öffnung der Blockierplatte (13), während die Ionenstrahlen in den von der Öffnung verschiedenen Bereichen durch die Blockierplatte (13) blockiert werden und die Probe (3) dadurch nicht bestrahlt wird. Ferner wird der Temperaturanstieg in der Probe durch Kühlen der Blockierplatte (13) weiter unterdrückt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ionenätzvorrichtung und ein Probenbearbeitungsverfahren und beispielsweise eine Technologie zum Verhindern einer Beschädigung einer Probe beim Ätzen durch einen Ionenstrahl.
Technischer Hintergrund
Ionenätzvorrichtungen sind mit einer Probe in einer evakuierten Probenkammer installiert, wobei die Probe mit einem Argonionenstrahl bestrahlt wird, der ohne Fokussierung bei einer Spannung von etwa 10 kV oder weniger angewendet wird, Atome unter Verwendung eines physikalischen Sputterphänomens von der Probenoberfläche abgesputtert werden und die Probenoberfläche poliert wird, ohne mechanische Spannungen darauf auszuüben. Die Ionenätzvorrichtungen werden verwendet, wenn eine Probe für ein Rasterelektronenmikroskop (SEM) oder ein Transmissionselektronenmikroskop (TEM) hergestellt wird.
Beispielsweise offenbart PTL 1 eine Ionenätzvorrichtung mit einer Blockierplatte (Maske), die aus einem Material mit einer geringen Sputterausbeute besteht (einem Material, das selbst beim Auftreffen eines Ionenstrahls nicht abgetragen wird). Diese Blockierplatte (Maske) blockiert einen Teil einer Probe mit Ausnahme eines freigelassenen Teils vor einem Ionenstrahl, während etwa 50 bis 200 μm des Teils der Probe von einer Endfläche der Blockierplatte freigelassen werden. Das heißt, dass durch die Bestrahlung mit einem Ionenstrahl, während die Probe teilweise freigelassen ist, die Probe mit einer Form bearbeitet wird, die der Endfläche der Blockierplatte entspricht.
Zitatliste
Patentliteratur

PTL 1: JP 2007-14996 A

Kurzfassung der Erfindung
Technisches Problem
Ein Ionenstrahl einer Ionenätzvorrichtung hat eine Beschleunigungsspannung von etwa 10 kV und einen Ionenstrahlstrom von etwa 200 μA, so dass der durch die Bestrahlung mit dem Ionenstrahl erzeugte Heizwert etwa 2 J/s beträgt.
Wenn eine Probe bearbeitet wird, die leicht durch Wärme beeinflusst wird, beispielsweise eine niedrig schmelzende Probe aus Harz, werden, wie in PTL 1 offenbart ist, eine Blockierplatte (Maske) und ein Probentisch mit einer Kühlquelle verbunden und wird die Probe dadurch gekühlt. Bei einer Probe, die leicht durch Wärme beeinflusst wird (beispielsweise aus Gummi, Glas usw.), kann die Kühlung durch eine Kühlquelle jedoch nicht ausreichen, um die Temperaturerhöhung der Probe durch einen Ionenstrahl zu kompensieren.
Um thermische Beschädigungen der Probe durch den Ionenstrahl zu vermindern, wird die Probe daher unter Berücksichtigung der Wartbarkeit und Bedienbarkeit mit einem Ionenstrahl mit einer niedrigen Beschleunigungsspannung von etwa 3 kV bestrahlt, ohne dass die magnetische Kraft des Ionenstrahls von einem Penning-Typ geändert wird.
Bei einem nicht fokussierten Ionenstrahl führt eine Verringerung der Beschleunigungsspannung jedoch zu einer Vergrößerung des mit dem Ionenstrahl bestrahlten Bereichs der Probe, so dass auch der Bereich der Probe vergrößert wird, der eine hohe Temperatur aufweist. Gewöhnlich empfängt eine Probe mit einer geringen Wärmeleitfähigkeit durch die Bestrahlung mit einem Ionenstrahl mehr Wärme als auf einen Probenhalter, einen Probentisch und eine Blockierplatte (Maske) übertragen wird. Daher steigt die Temperatur der Probe bis über den Schmelzpunkt an, so dass thermische Schäden nicht verhindert werden können und die Probe verformt wird.
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts dieser Umstände gemacht. Die vorliegende Erfindung sieht eine Technologie zum Vermindern thermischer Schäden an einer Probe bei einer Bestrahlung mit einem Ionenstrahl mit einer niedrigen Beschleunigungsspannung vor.
Lösung des Problems
Zum Lösen der vorstehenden Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung bei einer Ionenätzvorrichtung ein Bestrahlungsbereichs-Begrenzungselement zum Begrenzen des mit einem Ionenstrahl bestrahlten Bereichs einer Probe zwischen einer Probenmaske und einer Ionenquelle angeordnet. Dieses Bestrahlungsbereichs-Begrenzungselement begrenzt den mit dem Ionenstrahl, der bei einer niedrigen Beschleunigungsspannung von etwa 3 kV verbreitert ist, bestrahlten Bereich, wodurch verhindert wird, dass andere Teile der Probe als ein zu betrachtender und zu bearbeitender Teil mit dem Ionenstrahl bestrahlt werden. Dies ermöglicht es, thermische Schäden an der Probe zu vermindern.
Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden anhand der hier gegebenen Beschreibung und der anliegenden Zeichnung klarer werden. Überdies wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durch eine Kombination eines Elements mit verschiedenen Elementen und die nachstehend detailliert beschriebenen und damit einhergehenden Aspekte der vorliegenden Erfindung erreicht und implementiert.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ermöglicht das Unterdrücken thermischer Schäden an einer Probe.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Es zeigen:
1 ein Diagramm einer schematischen Konfiguration einer Ionenätzvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
2 ein Diagramm einer Struktur in der Nähe eines Probentisches der Ionenätzvorrichtung,
3 ein Diagramm einer anderen Konfiguration (Variation) einer einen Schlitz aufweisenden Blockierplatte und
4 ein Diagramm einer Konfiguration einer Variation der Ionenätzvorrichtung.
Beschreibung von Ausführungsformen
Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die anliegende Zeichnung beschrieben. In der anliegenden Zeichnung können Bestandteile, welche die gleiche Funktion aufweisen, mit dem gleichen Zahlensymbol bezeichnet sein. Es sei bemerkt, dass die anliegende Zeichnung spezifische Ausführungsformen und eine als Beispiel dienende Implementation gemäß dem Grundgedanken der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, dass diese Zeichnung jedoch nur dem Verständnis der vorliegenden Erfindung dient und demgemäß die vorliegende Erfindung nicht einschränken soll.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind die Beschreibungen detailliert genug, damit ein Fachmann die vorliegende Erfindung implementieren kann. Es sind jedoch auch andere Implementationen oder Ausführungsformen möglich. Es ist zu verstehen, dass eine Konfiguration oder eine Struktur geändert werden kann oder dass verschiedene Elemente ausgetauscht werden können, ohne vom Schutzumfang und vom Gedanken der technischen Idee der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Daher sollten die folgenden Beschreibungen nicht einschränkend interpretiert werden.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft eine Ionenätzvorrichtung, die dazu dient, eine Betrachtungs-/Analysefläche einer Probe, die mit einem Rasterelektronenmikroskop (SEM), einem Transmissionselektronenmikroskop (TEM) oder dergleichen zu betrachten ist, mit einem Ionenstrahl zu bestrahlen und eine Zielbetrachtungsfläche zu bilden. Insbesondere betrifft die Ausführungsform eine Ionenätzvorrichtung zur Bildung einer Betrachtungsfläche einer Probe, die leicht durch Wärme beeinflusst wird. Die Ausführungsform wird anhand eines Beispiels einer Ionenätzvorrichtung beschrieben, woran eine Ionenquelle zur Bestrahlung mit einem Argonionenstrahl angebracht ist, der Ionenstrahl ist jedoch nicht auf Argonionenstrahlen beschränkt, und es können verschiedene Ionenstrahlen verwendet werden.
<Konfiguration einer Ionenätzvorrichtung>
1 zeigt eine Konfiguration einer Ionenätzvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Ionenätzvorrichtung 100 umfasst eine Vakuumkammer 14, ein Vakuumsaugsystem 6, eine Linearführung 11, eine an einer oberen Fläche der Vakuumkammer 14 installierte Ionenquelle 1 und einen an einer vorderen Fläche der Vakuumkammer 14 installierten Probentisch 8.
Die Vakuumkammer 14 ist mit einem Probeneinheitssockel 5 versehen. Der Probeneinheitssockel 5 ist mit einem Probenmaskeneinheits-Mikrobewegungsmechanismus 4 verbunden. Bei der Verbindung werden eine untere Fläche des Probenmaskeneinheits-Mikrobewegungsmechanismus 4 (einer Maskenfläche, die mit einem Ionenstrahl bestrahlt wird, entgegengesetzte Flächenseite) und eine obere Fläche des Probeneinheitssockels 5 in Kontakt gebracht und durch eine Schraube aneinander befestigt. Der Probeneinheitssockel 5 ist dafür ausgelegt, eine Drehneigung unter einem beliebigen Winkel in Bezug auf eine optische Achse eines Ionenstrahls zu ermöglichen. Die Richtung und der Neigungswinkel der Drehneigung werden durch den Probentisch 8 gesteuert. Indem es ermöglicht wird, dass der Probentisch 8 drehend geneigt wird, können ein Probenhalter 7 und eine Probe 3, die am Probenmaskeneinheits-Mikrobewegungsmechanismus 4 installiert sind, unter einem vorgegebenen Winkel in Bezug auf die optische Achse des Ionenstahls angeordnet werden. Ferner können eine Drehneigungsachse des Probentisches 8 und die Position einer oberen Fläche der Probe (unteren Fläche der Maske) in Übereinstimmung miteinander gebracht werden, wodurch wirksam eine glatte Verarbeitungsfläche erzeugt wird.
Der Probeneinheitssockel 5 wird durch den Probentisch 8 (Drehmechanismus), der an einem Flansch 10 angebracht ist, welcher auch Teil der Behälterwand der Vakuumkammer 14 ist, angeordnet. Wenn der Flansch 10 entlang der Linearführung 11 herausgezogen wird, um die Vakuumkammer 14 in den atmosphärischen Zustand zu versetzen, wird der Probeneinheitssockel 5 aus der Vakuumkammer 14 herausgezogen. Auf diese Weise wird ein Probentisch-Herausziehmechanismus gebildet.
Der Probeneinheitssockel 5 ist ferner dafür ausgelegt, eine Drehneigung unter einem beliebigen Winkel in Bezug auf die optische Achse des Ionenstrahls zu ermöglichen. Die Richtung und der Neigungswinkel der Drehneigung werden durch den Probentisch 8 gesteuert. Daher kann durch drehendes Neigen des Probentisches 8 die auf dem Probenhalter 7 installierte Probe 3 unter einen vorgegebenen Winkel in Bezug auf die optische Achse des Ionenstrahls gebracht werden. Ferner können eine Drehneigungsachse des Probentisches 8 und die Position einer oberen Fläche der Probe (unteren Fläche der Maske) in Übereinstimmung miteinander gebracht werden, wodurch wirksam eine glatte Verarbeitungsfläche erzeugt wird.
Der Probenmaskeneinheits-Mikrobewegungsmechanismus 4 ist dafür ausgelegt, eine Bewegung entlang der Längs- und Querrichtung vertikal zur optischen Achse des Ionenstrahls, d. h. in X-Richtung und in Y-Richtung, zu ermöglichen. Der Probenhalter 7 ist demgemäß auch dafür ausgelegt, eine Bewegung entlang der Längsrichtung und der Querrichtung vertikal zur optischen Achse des Ionenstrahls, d. h. in X-Richtung und in Y-Richtung, zu ermöglichen.
Ein Probenhalteelement 9 befestigt die Probe 3 ferner fest und besteht beispielsweise aus Harz oder dergleichen. Das Probenhalteelement 9 wird zusammen mit der Probe 3 abgetragen und jedes Mal dann ausgetauscht, wenn die Probe 3 einem Ätzen unterzogen wird.
Eine Maske (Blockierplatte) 2 wird in Kontakt mit dem Probenhalteelement 9 oder der Probe angeordnet, damit nur ein Endabschnitt der Probe 3 freigelassen wird und nur der freiliegende Teil dem Ätzen durch den Ionenstrahl unterzogen werden kann. Die Maske (Blockierplatte) 2 wird durch einen Maskenhalter 12 befestigt. Es sei bemerkt, dass die Maske 2 und der Maskenhalter 12 integral ausgebildet sein können. In diesem Fall wird die Maske 2 jedoch häufig durch den vorhergehenden Ätzvorgang abgetragen, so dass es wünschenswert ist, die Maske und den Maskenhalter von einem integrierten Typ bei jedem Ätzvorgang auszutauschen.
Ferner wird eine einen Schlitz aufweisende Blockierplatte 13 so angeordnet, dass sie die Maske 2 bedeckt. Der Bestrahlungsbereich des von der Ionenquelle 1 emittierten Ionenstrahls wird durch die einen Schlitz aufweisende Blockierplatte 13 begrenzt, wodurch verhindert wird, dass ein die Breite des Schlitzes überschreitender Bereich der Probe 3 mit dem Ionenstrahl bestrahlt wird. Die einen Schlitz aufweisende Blockierplatte 13 weist einen gefalteten Teil 131 auf, der sich von einem Ende bis zu einer vorgegebenen Länge nach unten erstreckt. Dieser gefaltete Teil 131 verhindert, dass die Probe mit dem entwichenen Ionenstrahl bestrahlt wird.
Ferner wird durch das Kühlen der einen Schlitz aufweisenden Blockierplatte 13, indem der gefaltete Teil 131 der einen Schlitz aufweisenden Blockierplatte 13 in Kontakt mit dem Probenmaskeneinheits-Mikrobewegungsmechanismus 4 gebracht wird, auch der Probenmaskeneinheits-Mikrobewegungsmechanismus 4 gekühlt, wodurch die Wärmeabstrahlung von der Probe 3 verbessert wird.
Der Probenmaskeneinheits-Mikrobewegungsmechanismus 4 weist eine Mikrobewegungsstruktur mit einer oder mit zwei Achsen auf, die von einem Probenplanarbewegungsmittel mit zwei Achsen verschieden ist. Überdies lassen sich die Probe, die Blockierplatte und die jeweiligen Mikrobewegungsstrukturen leicht am Ionenätz-Hauptkörper anbringen und davon abnehmen.
Die Bestrahlungsposition mit dem Ionenstrahl und die Position der Probe können bei Betrachtung durch ein optisches Mikroskop eingestellt werden.
<Probleme, die bei einer allgemeinen Ionenätzvorrichtung auftreten>
Die Ionenstrahl-Bestrahlungsbedingungen bei der Ionenätzvorrichtung 100 zur Erzeugung einer Probe für Elektronenmikroskope bestehen beispielsweise aus einer Beschleunigungsspannung von etwa 10 kV oder weniger und einem Ionenstrahlstrom von etwa 200 μA oder weniger. Der Heizwert der Probe infolge der Bestrahlung mit dem Ionenstrahl kann als Joulesche Wärme berechnet werden, wobei die Beschleunigungsspannung mit dem Ionenstrahlstrom multipliziert wird. Bei der vorstehend erwähnten Beschleunigungsspannung und dem vorstehend erwähnten Ionenstrahlstrom ist der Heizwert etwa 2 J/s oder kleiner.
Bei der Ionenätzvorrichtung 100 kann es erforderlich sein, die Probe während mehrerer Stunden mit dem Ionenstrahl zu bestrahlen, um eine für eine Analyse oder Betrachtung benötigte Probenoberfläche zu erhalten. Hierbei kann bei einer niedrig schmelzenden Probe in der Art eines Harzes eine Verformung oder Beschädigung infolge eines Temperaturanstiegs der Probe durch Bestrahlung mit dem Ionenstrahl nicht ignoriert werden.
Um einen Temperaturanstieg der Probe durch Bestrahlung mit dem Ionenstrahl zu begrenzen, kann ein Probenhaltemittel verwendet werden, das die durch die Bestrahlung mit dem Ionenstrahl übertragene Wärme wirksam von der Probe auf eine Probenhaltestruktur oder dergleichen übertragen kann, oder es kann dafür ein Mittel zum Verringern der Wärmeenergie infolge der Bestrahlung mit dem Ionenstrahl verwendet werden, um dadurch den Temperaturanstieg der Probe zu verringern. Durch die Verwendung eines Mittels zur Verringerung des Temperaturanstiegs der Probe 3 kann der durch die Bestrahlung mit dem Ionenstrahl erzeugte Heizwert bei Verringerung der Beschleunigungsspannung verringert werden. Unter Bedingungen einer Beschleunigungsspannung von etwa 3 kV und eines Ionenstrahlstroms von etwa 200 μA oder weniger beträgt der Heizwert infolge der Bestrahlung der Probe mit dem Ionenstrahl etwa 0,6 J/s. Dies ist etwa ein Drittel des Heizwerts bei einem Ionenstrahl mit einer Beschleunigungsspannung von etwa 10 kV.
Beim Penning-Typ der Ionenätzvorrichtung 100 wird der Ionenstrahl jedoch nicht fokussiert, so dass sich der Ionenstrahl, wenn die Beschleunigungsspannung etwa 3 kV beträgt, verbreitert und der Ionenstrahl-Bestrahlungsbereich der Probe verglichen mit jenem bei einer Beschleunigungsspannung von etwa 10 kV vergrößert wird.
Dadurch wird die Wirkung des Verringerns des Temperaturanstiegs der Probe durch Bestrahlung mit einem Ionenstrahl bei einer niedrigen Beschleunigungsspannung gering.
Gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Ionenätzvorrichtung 100 daher, wie vorstehend beschrieben wurde, einen Mechanismus auf, an dem die neue einen Schlitz aufweisende Blockierplatte 13 angebracht ist.
<Konfiguration einer einen Schlitz aufweisenden Blockierplatte>
2 zeigt eine Konfiguration jedes am Probeneinheitssockel 5 angebrachten Elements. Insbesondere ist gemäß der vorliegenden Ausführungsform die einen Schlitz aufweisende Blockierplatte 13 neu bereitgestellt, um das vorstehend erwähnte Problem zu lösen. Insbesondere wird die einen Schlitz aufweisende Blockierplatte 13, die eine Öffnung (einen Schlitz) im zentralen Teil der Blockierplatte aufweist, vor der Probe und der Maske 2 (Vorderseite der Papieroberfläche) installiert. Die einen Schlitz aufweisende Blockierplatte 13 wird so installiert und befestigt, dass ihre Öffnung eine Betrachtungsfläche der Probe 3 überlappt.
Mit dem vorstehend erwähnten Mechanismus wird ein Ionenstrahl 20 mit einer niedrigen Beschleunigungsspannung von etwa 3 kV zur den Schlitz aufweisenden Blockierplatte 13, zur Maske (Blockierplatte) 2 und zur Probe 3 emittiert. Die einen Schlitz aufweisende Blockierplatte 13 wird zuerst mit dem verbreiterten Ionenstrahl mit der niedrigen Beschleunigungsspannung bestrahlt. Die einen Schlitz aufweisende Blockierplatte 13 mit Ausnahme der Öffnung (des Schlitzes) blockiert den Ionenstrahl 20, so dass nur der an der Öffnung emittierte Ionenstrahl 20 durch die einen Schlitz aufweisende Blockierplatte 13 hindurchtritt.
Die Maske (Blockierplatte) 2 und die Probe 3 (und das Probenhalteelement 9) werden mit dem Ionenstrahl 20 bestrahlt, der durch die einen Schlitz aufweisende Blockierplatte 13 hindurchgetreten ist. Weil nur eine Betrachtungsverarbeitungsfläche bestrahlt wird, kann die Probe bei Abschwächung thermischer Beschädigungen der Probe 3 zur der Endfläche der Maske (Blockierplatte) 2 entsprechenden Form verarbeitet werden.
Die Form der Öffnung der einen Schlitz aufweisenden Blockierplatte 13 kann beliebig sein, solange ein von der Betrachtungsfläche verschiedener Teil dadurch blockiert werden kann. Hier ist die Öffnung ein Schlitz, sie kann jedoch auch rund oder elliptisch sein. Daher kann die einen Schlitz aufweisende Blockierplatte 13 einfach als Ionenbestrahlungsbereich-Begrenzungselement (-mittel) zum Begrenzen des Bestrahlungsbereichs des Ionenstrahls 20 bezeichnet werden.
Die einen Schlitz aufweisende Blockierplatte 13 weist einen gefalteten Teil 131 auf, der sich von einem Endabschnitt des Probenhalters 7 vertikal zu diesem hin erstreckt. Dieser gefaltete Teil 131 kann verhindern, dass der Ionenstrahl 20 entweicht, so dass auf diese Weise eine Bestrahlung anderer unnötiger Teile der Probe mit dem Ionenstrahl 20 verhindert werden kann.
Es sei bemerkt, dass die einen Schlitz aufweisende Blockierplatte 13 wie in 1 dargestellt am Probeneinheitssockel 5 angebracht ist. Es sei bemerkt, dass, wie später bei einer Variation beschrieben wird, die einen Schlitz aufweisende Blockierplatte 13 als getrennte Einheit vor dem Probeneinheitssockel 5 montiert werden kann. Wenn sie am Probeneinheitssockel 5 montiert wird, wird die einen Schlitz aufweisende Blockierplatte 13 nicht mit einem Maskenfeineinstellungsmechanismus (nicht dargestellt) zur Einstellung der Position der Probe 3 und damit zum Bestimmen des Teils der Probe 3, der von der Maske 2 freigelassen ist, gekoppelt, sondern so installiert, dass die Maske (Blockierplatte) 2 und die Probe 3 durch die einen Schlitz aufweisende Blockierplatte 13 bedeckt und mit einer Schraube fixiert werden. Durch Bedecken der Maske (Blockierplatte) 2 und der Probe 3 mit der einen Schlitz aufweisenden Blockierplatte 13 kann die einen Schlitz aufweisende Blockierplatte 13 als Befestigungselement der Maske (Blockierplatte) 2 und der Probe 3 wirken.
Überdies muss die einen Schlitz aufweisende Blockierplatte 13 nicht aus einem Material mit einer niedrigen Sputterausbeute gebildet werden. Durch die einen Kühlmechanismus aufweisende Ionenätzvorrichtung 100 können daher, indem die einen Schlitz aufweisende Blockierplatte 13 aus einem Material (beispielsweise Kupfer) mit einer höheren Wärmeleitfähigkeit als jenes der Maske 2 gebildet wird und die einen Schlitz aufweisende Blockierplatte 13 gekühlt wird, die Wärmeabstrahlung der Maske (Blockierplatte) 2 oder der Probe 3 verbessert werden und thermische Schäden an der Probe 3 durch den Ionenstrahl 20 weiter verringert werden.
Ferner kann der Probenmaskeneinheits-Mikrobewegungsmechanismus 4, indem der gefaltete Teil 131 der einen Schlitz aufweisenden Blockierplatte 13 in Kontakt mit dem Probenmaskeneinheits-Mikrobewegungsmechanismus 4 gebracht wird, durch die einen Schlitz aufweisende Blockierplatte 13 gekühlt werden, wodurch die Wärmeabstrahlung der Probe 3 verbessert wird.
Durch die vorstehende Konfiguration kann die Beschädigung der Probe durch Wärme infolge der Bestrahlung mit einem Ionenstrahl mit einer niedrigen Beschleunigungsspannung in der Ionenätzvorrichtung verringert werden.
<Variation>

(1) 3 zeigt eine andere als Beispiel dienende Konfiguration der einen Schlitz aufweisenden Blockierplatte 13. Die einen Schlitz aufweisende Blockierplatte 13 umfasst eine Schlitzplatte 132 mit Schlitzen unterschiedlicher Breite und einen gefalteten Teil 131, der sich von einem Endabschnitt der Schlitzplatte 132 zum Probenhalter erstreckt.

Die Schlitzplatte 132 weist Schlitze mit mehreren verschiedenen Breiten auf. Die Schlitzplatte 132 gleitet durch einen Schlitzplatten-Bewegungsmechanismus (nicht dargestellt) in Y-Richtung. Hierdurch können Ätzprozesse ausgeführt werden, wobei die gewünschte Schlitzbreite geändert wird. Die Schlitzplatte 132 kann anbringbar und abnehmbar sein. In diesem Fall können mehrere Arten von Schlitzplatten, die Schlitze mit mehreren verschiedenen Breiten aufweisen, vorbereitet werden, um ein vom Benutzer gewünschtes Austauschen einer Schlitzplatte zu ermöglichen. Dabei ist der gefaltete Teil 131 an einem Probenhalter 7 befestigt. Es sei bemerkt, dass die Schlitzplatte 132 eine feste Schlitzplatte und eine bewegliche Schlitzplatte umfassen kann und dass eine gewünschte Schlitzbreite durch Bewegen der beweglichen Schlitzplatte in Y-Richtung implementiert werden kann.

(2) 4 zeigt eine Konfiguration einer Variation der Ionenätzvorrichtung 100. Bei dieser Variation steht eine einen Schlitz aufweisende Blockierplatte 13 nicht in Kontakt mit der Maske 2 oder der Probe 3, sondern ist über der Maske 2 und der Probe 3 (in einem Raum zwischen einer Ionenquelle 1 und einer Maske 2) installiert. Was die Anbringung betrifft, kann beispielsweise ein Endteil der einen Schlitz aufweisenden Blockierplatte 13 an einer Abdeckplatte der Vakuumkammer 14 befestigt werden, so dass sich die einen Schlitz aufweisende Blockierplatte 13 davon erstreckt. Es sei bemerkt, dass in diesem Fall der in den vorstehend erwähnten Ausführungsformen beschriebene gefaltete Teil 131 nicht bereitgestellt werden kann. Dies liegt daran, dass ein Entweichen des Ionenstrahls 20 nicht berücksichtigt werden braucht.

<Kurzfassung>
In der Ionenätzvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verbreitert sich der Ionenstrahl, wenn seine Beschleunigungsspannung auf etwa 3 kV gelegt wird, so dass zwischen der Maske und der Ionenquelle ein Begrenzungselement bereitgestellt wird, um die Ausbreitung des Bestrahlungsbereichs zu begrenzen. Das Begrenzungselement wird durch die einen Schlitz mit einer vorgegebenen Breite, eine Öffnung mit einer vorgegebenen Größe oder dergleichen aufweisende Blockierplatte implementiert. Durch Bereitstellen des Begrenzungselements in der vorstehend erwähnten Weise kann der mit dem Ionenstrahl bestrahlte Bereich der Probe verringert werden. Daher kann der Nachteil ausgeschlossen werden, dass eine wärmeempfindliche Probe durch die Wärme des Ionenstrahls verformt wird.
Eine geeignete Kombination der mehreren in den Ausführungsformen offenbarten Komponenten kann verschiedene Aspekte der Erfindung bilden. Überdies können einige der in der Ausführungsform beschriebenen Komponenten fortgelassen werden. Ferner können Komponenten anderer Ausführungsformen bei Bedarf aufgenommen werden. Die vorliegende Erfindung wurde anhand eines spezifischen Beispiels beschrieben, es ist jedoch zu verstehen, dass diese Beschreibungen in jeder Hinsicht nur der Erklärung dienen und nicht als einschränkend anzusehen sind. Die vorliegende Beschreibung und die spezifischen Beispiele sind lediglich als typisch anzusehen. Der Schutzumfang und der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung sind durch die folgenden Ansprüche dargelegt.
Bezugszeichenliste

1: Ionenquelle
2: Maske (Blockierplatte)
3: Probe
4: Probenmaskeneinheits-Mikrobewegungsmechanismus
5: Probeneinheitssockel
6: Vakuumsaugsystem
7: Probenhalter
8: Probentisch
9: Probenhalteelement
10: Flansch
11: Linearführung
12: Maskenhalter
13: einen Schlitz aufweisende Blockierplatte
14: Vakuumkammer
20: Ionenstrahl

Claims

Ionenätzvorrichtung zum Bestrahlen einer Probe mit einem Ionenstrahl, um die Probe dadurch zu ätzen, wobei die Ionenätzvorrichtung Folgendes umfasst: eine Ionenquelle zum Emittieren des Ionenstrahls, einen Probenhalter zum Befestigen der Probe durch Anordnen der Probe darauf, eine Probenmaske zum Bedecken der Probe und um zu ermöglichen, dass nur ein Teil der Probe als Ätzziel freigelegt wird, und ein Bestrahlungsbereichs-Begrenzungselement, das zwischen der Probenmaske und der Ionenquelle angeordnet ist, um den mit dem Ionenstrahl bestrahlten Bereich der Probe zu begrenzen.
Ionenätzvorrichtung nach Anspruch 1, welche ferner Folgendes umfasst: einen Maskenhalter zum Befestigen der Probenmaske, wobei das Bestrahlungsbereichs-Begrenzungselement in Kontakt mit dem Maskenhalter installiert ist.
Ionenätzvorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Bestrahlungsbereichs-Begrenzungselement einen gefalteten Teil umfasst, der sich von einem Endabschnitt des Bestrahlungsbegrenzungselements erstreckt, um zu verhindern, dass der Ionenstrahl entweicht.
Ionenätzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Bestrahlungsbereichs-Begrenzungselement räumlich von der Probenmaske getrennt angeordnet ist.
Ionenätzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Bestrahlungsbereichs-Begrenzungselement eine Blockierplatte ist, die einen Schlitz mit einer vorgegebenen Breite oder eine Öffnung mit einer vorgegebenen Größe aufweist.
Ionenätzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Bestrahlungsbereichs-Begrenzungselement durch eine Blockierplatte gebildet ist, die Schlitze mit mehreren verschiedenen Breiten aufweist, und die Ionenätzvorrichtung ferner einen Blockierplatten-Bewegungsmechanismus aufweist, um das Bestrahlungsbereichs-Begrenzungselement zu bewegen und dadurch zu ermöglichen, dass jeder der Schlitze mit den mehreren verschiedenen Breiten einem freiliegenden Teil der Probe gegenübersteht.
Ionenätzvorrichtung nach Anspruch 2, welche ferner Folgendes umfasst: einen Kühlmechanismus zum Kühlen des Bestrahlungsbereichs-Begrenzungselements.
Ionenätzvorrichtung nach Anspruch 7, wobei das Bestrahlungsbereichs-Begrenzungselement aus einem Material besteht, dessen Wärmeleitfähigkeit höher ist als jene der Probenmaske.
Probenbearbeitungsverfahren zum Bestrahlen einer Probe mit einem Ionenstrahl und zum Verarbeiten der Probe durch Ausführen eines Ionenätzens an der Probe, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Anordnen der Probe auf einem Probenhalter, Anordnen einer Probenmaske auf der auf dem Probenhalter angeordneten Probe, um die Probe zu bedecken und zu ermöglichen, dass nur ein Teil der Probe als Ätzziel freigelegt wird, Anordnen eines Bestrahlungsbereichs-Begrenzungselements zwischen der Probenmaske und der Ionenquelle, um den mit dem Ionenstrahl bestrahlten Bereich der Probe zu begrenzen, und Ermöglichen, dass ein freigelegter Teil der Probe mit einem über das Bestrahlungsbereichs-Begrenzungselement von der Ionenquelle mit einer Beschleunigungsspannung von etwa 3 kV emittierten Ionenstrahl bestrahlt wird.
Probenbearbeitungsverfahren nach Anspruch 9, wobei das Bestrahlungsbereichs-Begrenzungselement in Kontakt mit einem Maskenhalter zum Fixieren der Probenmaske installiert wird.
Probenbearbeitungsverfahren nach Anspruch 10, wobei das Bestrahlungsbereichs-Begrenzungselement einen gefalteten Teil umfasst, der sich von einem Endabschnitt des Bestrahlungsbegrenzungselements erstreckt, um zu verhindern, dass der Ionenstrahl entweicht.
Probenbearbeitungsverfahren nach Anspruch 9, wobei das Bestrahlungsbereichs-Begrenzungselement räumlich von der Probenmaske getrennt angeordnet ist.
Probenbearbeitungsverfahren nach Anspruch 9, wobei das Bestrahlungsbereichs-Begrenzungselement eine Blockierplatte ist, die einen Schlitz mit einer vorgegebenen Breite oder eine Öffnung mit einer vorgegebenen Größe aufweist.
Probenbearbeitungsverfahren nach Anspruch 9, wobei das Bestrahlungsbereichs-Begrenzungselement durch eine Blockierplatte gebildet ist, die Schlitze mit mehreren verschiedenen Breiten aufweist, und ein Blockierplatten-Bewegungsmechanismus das Bestrahlungsbereichs-Begrenzungselement bewegt und dadurch ermöglicht, dass jeder der Schlitze mit den mehreren verschiedenen Breiten einem freiliegenden Teil der Probe gegenübersteht.