DE112017007776T5

DE112017007776T5 - Ladungsträgerstrahlvorrichtung

Info

Publication number: DE112017007776T5
Application number: DE112017007776.1T
Authority: DE
Inventors: Ryo Hirano; Tsunenori Nomaguchi; Chisato Kamiya; Junichi Katane
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp; Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2017-09-04
Filing date: 2017-09-04
Publication date: 2020-04-23
Anticipated expiration: 2037-09-05
Also published as: WO2019043946A1; DE112017007776B4; CN111033677B; US20200251304A1; JP6901572B2; US11640897B2; CN111033677A; JPWO2019043946A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft eine Ladungsträgerstrahlvorrichtung, die die Wirkung eines Restmagnetfeldes bei der Durchführung einer REM-Beobachtung wirksam verringern kann. Die Ladungsträgerstrahlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine erste Betriebsart zum Leiten eines Gleichstroms zu einer zweiten Spule nach dem Ausschalten einer ersten Spule und eine zweite Betriebsart zum Leiten eines Wechselstroms zu der zweiten Spule nach dem Ausschalten der ersten Spule auf.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf eine Ladungsträgerstrahlvorrichtung.
Stand der Technik
Eine FIB-REM-Vorrichtung ist eine zusammengesetzte Ladungsträgerstrahlvorrichtung, bei der eine Bestrahlungseinheit mit fokussiertem lonenstrahl (FIB- Bestrahlungseinheit) und ein Rasterelektronenmikroskop (REM) in derselben Probenkammer angeordnet sind. Die FIB-REM-Vorrichtung wird zum Vorbereiten einer Dünnschichtprobe, die unter Verwendung eines Transmissionselektronenmikroskops beobachtet werden soll, und zur Analyse einer dreidimensionalen Struktur der Probe verwendet. Da das REM einen kleineren Sondenstrahldurchmesser als der FIB hat, kann die Probe mit hoher Auflösung beobachtet werden.
Die FIB-REM-Vorrichtung führt abwechselnd oder gleichzeitig eine Verarbeitung mit FIB und eine Beobachtung mit REM durch. Zu dieser Zeit wird dann, wenn ein Magnetfeld aus einer REM-Objektivlinse in die FIB-REM-Probenkammer austritt, ein FIB-Ionenstrahl abgelenkt oder die Isotope einer lonenquelle werden getrennt, wodurch die Verarbeitungsgenauigkeit und Auflösung verschlechtert werden. Selbst wenn die Magnetlinse der REM-Linsensäule ausgeschaltet wird, kann ein Restmagnetfeld in einem Polstück verbleiben und das Restmagnetfeld kann in die Probenkammer austreten und die Verarbeitung und Beobachtung durch FIB beeinträchtigen.
JP-A-11-329320 (PTL 1) offenbart ein Restmagnetfeld einer kombinierten Ladungsträgerstrahlvorrichtung. Das Dokument offenbart eine Technik „einer kombinierten Ladungsträgerstrahlvorrichtung, die mit mindestens einer fokussierten lonenstrahlsäule und mindestens einer Elektronenstrahlsäule in derselben Probenkammer versehen ist, eine Dämpfungswechselstromschaltung zum Entmagnetisieren eines Restmagneten einer Objektivlinse der Elektronenstrahlsäule umfasst und die Funktion hat, einen Anregungsstromwert der Objektivlinse der Elektronenstrahlsäule zu speichern“ als Herausforderung zum „Verhindern einer Massentrennung des fokussierten lonenstrahls aufgrund des Restmagnetfeldes und Verbessern der Reproduzierbarkeit der Fokussierung eines Elektronenstrahls“ (Anspruch 2).
Entgegenhaltungsliste
Patentdokument(e)
PTL 1: JP-A-11-329320
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Wenn ein Restmagnetfeld wie in der oben beschriebenen JP-A-11-329320 (PTL 1) unter Verwendung eines gedämpften Wechselmagnetfeldes entmagnetisiert wird, dauert es ungefähr einige Sekunden, bis das Restmagnetfeld auf ein Niveau entmagnetisiert ist, auf dem der Einfluss auf die Verarbeitung und Beobachtung durch FIB akzeptabel ist. Um die Ladungsträgerstrahlvorrichtung wirksam zu verwenden, ist es daher erforderlich, die Wirkung des Restmagnetfeldes effizient zu verringern.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf das obige Problem ersonnen und schafft eine Ladungsträgerstrahlvorrichtung, die in der Lage ist, die Wirkung eines Restmagnetfeldes bei der Durchführung einer REM-Beobachtung wirksam zu verringern.
Lösung für das Problem
Die Ladungsträgerstrahlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine erste Betriebsart zum Leiten eines Gleichstroms zu einer zweiten Spule nach dem Ausschalten einer ersten Spule und eine zweite Betriebsart zum Leiten eines Wechselstroms zu der zweiten Spule nach dem Ausschalten der ersten Spule.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der Ladungsträgerstrahlvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Wirkung des Restmagnetfeldes durch angemessene Verwendung der ersten Betriebsart und der zweiten Betriebsart gemäß der Anwendung der Ladungsträgerstrahlvorrichtung wirksam zu verringern.
Figurenliste

[1] 1 ist ein Konfigurationsdiagramm einer Ladungsträgerstrahlvorrichtung 10 gemäß Ausführungsform 1.
[2] 2 ist eine Seitendarstellung, die eine Konfiguration einer Objektivlinse zeigt, die in einer REM-Säule 100 bereitgestellt ist.
[3A] 3A ist eine schematische Darstellung, die ein Magnetfeld zeigt, das erzeugt wird, wenn eine Objektivlinse als Magnetlinse vom Typ mit Immersion ausgebildet ist.
[3B] 3B ist eine schematische Darstellung, die ein Magnetfeld zeigt, das erzeugt wird, wenn eine Objektivlinse als Magnetlinse vom Typ ohne Immersion ausgebildet ist.
[4] 4 ist eine schematische Darstellung, die ein Restmagnetfeld zeigt, wenn die Objektivlinse ausgeschaltet ist.
[5] 5 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Prozedur zeigt, bei der die Ladungsträgerstrahlvorrichtung 10 die Wirkung eines Restmagnetfeldes 130 unterdrückt.
[6] 6 ist ein Beispiel einer GUI 140 dafür, dass eine Bedienperson der Ladungsträgerstrahlvorrichtung 10 einen Befehl geben kann.
[7] 7 ist ein Konfigurationsdiagramm einer Objektivlinse der REM-Säule 100, die in der Ladungsträgerstrahlvorrichtung 10 gemäß Ausführungsform 2 bereitgestellt ist.
[8] 8 ist ein Konfigurationsdiagramm einer Objektivlinse der REM-Säule 100, die in der Ladungsträgerstrahlvorrichtung 10 gemäß Ausführungsform 3 bereitgestellt ist.

Beschreibung von Ausführungsformen
<Ausführungsform 1>
1 ist ein Konfigurationsdiagramm der Ladungsträgerstrahlvorrichtung 10 gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung. Es handelt sich um eine Darstellung, die eine Struktur einer FIB-REM-Vorrichtung zeigt. Die Ladungsträgerstrahlvorrichtung 10 ist als eine FIB-REM-Vorrichtung konfiguriert. Die Ladungsträgerstrahlvorrichtung 10 umfasst die REM-Säule 100, eine FIB-Säule 101, eine Probenkammer 102, einen FIB-REM-Rahmen 103, einen Controller 105 und einen Monitor 106. Die FIB-Säule 101 bestrahlt eine Probe 104 mit FIB, um die Probe 104 zu verarbeiten oder zu beobachten. Die REM-Säule 100 bestrahlt die Probe 104 mit einem Elektronenstrahl, um die Probe 104 mit hoher Auflösung zu beobachten und zu analysieren. Die Probenkammer 102 ist ein Raum, in dem die Probe 104 installiert ist, und enthält die oben beschriebenen Linsensäulen. Der FIB-REM-Rahmen 103 ist mit der Probenkammer 102 ausgestattet. Der Controller 105 steuert die Ladungsträgerstrahlvorrichtung 10, um ein REM-Beobachtungsbild der Probe 104 zu erfassen, die Probe 104 durch FIB zu verarbeiten und ein FIB-Beobachtungsbild der Probe 104 zu erfassen. Der Monitor 106 zeigt ein Verarbeitungsergebnis (z. B. ein Beobachtungsbild) für die Probe 104 auf einem Bildschirm an.
Die FIB-Säule 101 weist eine lonenquelle, einen Austaster, einen elektrostatischen Ablenker und eine elektrostatische Objektivlinse auf. Der Austaster wird verwendet, um zu verhindern, dass der lonenstrahl auf die Probe 104 gestrahlt wird, während die FIB-Säule 101 betrieben wird. Der elektrostatische Ablenker dient zum Ablenken des lonenstrahls mit der Linsenmitte der elektrostatischen Objektivlinse als Basispunkt und zum Abtasten der Oberfläche der Probe 104. Als elektrostatischer Ablenker können ein einstufiger Ablenker oder obere und untere zweistufige Ablenker verwendet werden.
Die REM-Säule 100 weist eine Elektronenkanone, eine Kondensorlinse, eine bewegliche Blende, einen Ablenker und eine Objektivlinse auf. Als Elektronenkanone kann ein Filamentverfahren, ein Schottky-Verfahren, ein Feldemissionsverfahren oder dergleichen verwendet werden. Als Ablenker wird ein magnetischer Ablenktyp oder ein elektrostatischer Ablenktyp verwendet. Ein einstufiger Ablenker oder ein oberer und unterer zweistufiger Ablenker können verwendet werden. Als Objektivlinse können eine Magnetlinse, die eine Elektronenfokussierungswirkung durch ein Magnetfeld verwendet, eine Magnetlinse vom Typ mit elektrischer Feldüberlagerung, bei der die chromatische Aberration durch Überlagerung eines Magnetfeldes und eines elektrischen Feldes verringert wird, und dergleichen verwendet werden.
Die Probe 104 ist auf einem kippbaren Probentisch montiert, der in der Probenkammer 102 bereitgestellt ist. Wenn die Probe 104 durch FIB verarbeitet wird, wird die Probe 104 in Richtung der FIB-Säule 101 gekippt, und wenn die Probe 104 durch REM beobachtet wird, wird die Probe 104 in Richtung der REM-Säule 100 gekippt. Wenn während der REM-Beobachtung eine Vorspannung an die Probe 104 angelegt wird, ist die Probe 104 unter Berücksichtigung der Verzerrung des zwischen der Probe 104 und der REM-Säule 100 gebildeten elektrischen Feldes so angeordnet, dass sie senkrecht zu der Mittelachse der REM-Säule 100 ist.
Der Controller 105 tastet durch den Ablenker mit einem von der Elektronenkanone erzeugten Primärelektronenstrahl auf der Probe 104 ab und erfasst ein REM-Beobachtungsbild durch Detektieren von aus dem Inneren der Probe 104 erzeugten Sekundärelektronen mit einem Sekundärelektronendetektor (in der REM-Säule 100 oder der Probenkammer 102 montiert). Der Controller 105 verarbeitet die Probe 104 durch Bestrahlen der Probe 104 mit einem lonenstrahl aus der lonenquelle und erfasst ein FIB-Beobachtungsbild der Probe 104. Das FIB-Beobachtungsbild kann durch das gleiche Verfahren wie das REM-Beobachtungsbild erfasst werden.
Die Speichervorrichtung 107 ist beispielsweise eine Vorrichtung wie etwa ein Festplattenlaufwerk. Die Speichervorrichtung 107 speichert Daten, die von dem Controller 105 verwendet werden. Beispielsweise ist es möglich, einen Befehl zu speichern, um zu spezifizieren, welche von einer ersten Betriebsart und einer zweiten Betriebsart, die später beschrieben werden, ausgeführt werden soll.
2 ist eine Seitendarstellung, die eine Konfiguration einer Objektivlinse zeigt, die in der REM-Säule 100 bereitgestellt ist. Die Objektivlinse umfasst ein erstes Magnetpolstück 110, ein zweites Magnetpolstück 111 und eine erste Spule 112. Das erste Magnetpolstück 110 und das zweite Magnetpolstück 111 können aus einem hohlzylindrischen Magnetmaterial gebildet sein. Der Elektronenstrahl durchläuft den hohlen Teil. Das erste Magnetpolstück 110 und das zweite Magnetpolstück 111 sind symmetrisch um den Elektronenstrahlengang als Mittelachse ausgebildet. Das zweite Magnetpolstück 111 ist vom Elektronenstrahlengang aus betrachtet außerhalb des ersten Magnetpolstücks 110 angeordnet. Das Ende des zweiten Magnetpolstücks 111 auf der Seite der Probe 104 erstreckt sich zu einer Position, die näher an der Probe 104 liegt als das Ende des ersten Magnetpolstücks 110 auf der Seite der Probe 104.
Die erste Spule 112 ist zwischen dem ersten Magnetpolstück 110 und dem zweiten Magnetpolstück 111 angeordnet. Der Controller 105 passt den Magnetfluss an, der von dem ersten Magnetpolstück 110 und dem zweiten Magnetpolstück 111 erzeugt wird, indem er den Wert des Stroms steuert, der an die erste Spule 112 geliefert werden soll. Dadurch können die Eigenschaften der Magnetlinse gesteuert werden und eine später beschriebene Magnetlinse vom Typ ohne Immersion kann ausgebildet werden.
Eine zweite Spule 113 ist vom Elektronenstrahlengang (der Mittelachse jedes Magnetpolstücks) aus gesehen außerhalb des zweiten Magnetpolstücks 111 angeordnet. Die REM-Säule 100 kann die zweite Spule 113 umfassen, oder die zweite Spule 113 kann in der Probenkammer 102 angeordnet sein. Der Controller 105 passt den von dem zweiten Magnetpolstück 111 erzeugten Magnetfluss durch Steuern des Werts des Stroms ein, der zu der zweiten Spule 113 zu leiten ist. Dadurch kann die Charakteristik einer Magnetlinse gesteuert und eine später beschriebene Magnetlinse vom Typ mit Immersion kann ausgebildet werden.
Das dritte Magnetpolstück 116 ist vom Elektronenstrahlengang aus betrachtet außerhalb des zweiten Magnetpolstücks 111 angeordnet. Das zweite Magnetpolstück 111 und das dritte Magnetpolstück 116 bilden einen Magnetpfad, der die zweite Spule 113 umgibt.
Eine dritte Spule 114 ist von dem Elektronenstrahlengang aus betrachtet außerhalb des zweiten Magnetpolstücks 111 angeordnet und wird verwendet um das Restmagnetfeld durch ein später beschriebenes Verfahren zu unterdrücken. Als dritte Spule 114 kann im Vergleich zu der ersten Spule 112 und der zweiten Spule 113 eine Spule mit einer geringen Anzahl von Windungen des Spulendrahts verwendet werden. Die dritte Spule 114 kann als Teil der REM-Säule 100 ausgebildet sein oder in der Probenkammer 102 angeordnet sein.
Ein Magnetfelddetektor 115 ist in der Probenkammer 102 angeordnet und kann das Magnetfeld in der Probenkammer 102 messen. Der Controller 105 steuert den Stromwert jeder Spule unter Verwendung des Magnetfeldes in der Probenkammer 102, das von dem Magnetfelddetektor 115 gemessen wird.
3A ist eine schematische Darstellung, die ein Magnetfeld zeigt, das erzeugt wird, wenn eine Objektivlinse als Magnetlinse vom Typ mit Immersion ausgebildet ist. Eine Magnetlinse 120 vom Typ mit Immersion wird zwischen der REM-Säule 100 und der Probe 104 gebildet, indem ein Strom zu der zweiten Spule 113 geleitet wird. Da sich die Linsenhauptfläche der Magnetlinse 120 vom Typ mit Immersion in der Nähe der Probe 104 befindet, kann die Probe 104 durch Verkürzen der Brennweite des Objektivs mit hoher Auflösung beobachtet werden. Wenn eine Magnetlinse vom Typ mit Immersion gebildet wird, wird andererseits ein starkes Linsenmagnetfeld 121 in der Probenkammer 102 aus dem zweiten Magnetpolstück 111 erzeugt, so dass der FIB durch das Linsenmagnetfeld 121 beeinflusst wird. Eine Verarbeitung und Beobachtung durch FIB kann zu diesem Zeitpunkt daher nicht durchgeführt werden kann.
3B ist eine schematische Darstellung, die ein Magnetfeld zeigt, das erzeugt wird, wenn eine Objektivlinse als eine Magnetlinse vom Typ ohne Immersion ausgebildet ist. Eine Magnetlinse 122 vom Typ mit Immersion wird zwischen der REM-Säule 100 und der Probe 104 durch Leiten eines Stroms zu der ersten Spule 112 ausgebildet. Da sich die Linsenhauptfläche der Magnetlinse 122 vom Typ ohne Immersion zwischen dem Ende des ersten Magnetpolstücks 110 und dem Ende des zweiten Magnetpolstücks 111 befindet, wird ein Linsenmagnetfeld 123 durch das zweite Magnetpolstück 111 blockiert. Daher ist der Einfluss des Magnetfeldes auf den FIB im Vergleich zu der Magnetlinse vom Typ mit Immersion gering. Sogar bei der Magnetlinse 122 vom Typ ohne Immersion kann jedoch aufgrund der Form und der Positionsbeziehung der Magnetpolstücke ein Magnetfeld (Streumagnetfeld 124) in die Probenkammer 102 austreten. Dieses Streumagnetfeld 124 verursacht eine FIB-Bildverschiebung und eine Auflösungsverschlechterung.
4 ist eine schematische Darstellung, die ein Restmagnetfeld zeigt, wenn die Objektivlinse ausgeschaltet ist. Wenn der durch die erste Spule 112 fließende Strom ausgeschaltet wird, wird die Magnetlinse 122 vom Typ ohne Immersion ausgeschaltet, und wenn der durch die zweite Spule 113 fließende Strom ausgeschaltet wird, wird auch die Magnetlinse 120 vom Typ mit Immersion ausgeschaltet. Zu diesem Zeitpunkt verbleibt das Restmagnetfeld 130 in der Probenkammer 102. Wenn das Restmagnetfeld 130 in dem FIB-Pfad oder in der Nähe davon vorhanden ist, wirkt eine Lorentzkraft auf den lonenstrahl und der lonenstrahl wird in eine Richtung senkrecht zu der Ausbreitungsrichtung des lonenstrahls und zu der Magnetflussrichtung des Magnetfeldes abgelenkt.
Das Restmagnetfeld 130 ändert sich gemäß dem Nutzungszustand der Objektivlinse der REM-Säule 100. Daher weist der Verschiebungsbetrag des lonenstrahls auf der Oberfläche der Probe 104 aufgrund des Restmagnetfeldes 130 eine Variation von einigen Nanometern bis einigen Dutzend Nanometern auf, was ein Faktor ist, der die FIB-Verarbeitungsgenauigkeit verschlechtert. Da die Magnetlinse 120 vom Typ mit Immersion eine hohe magnetische Flussdichte aufweist, die durch das zweite Magnetpolstück 111 fließt, ist das Restmagnetfeld größer als das der Magnetlinse 122 vom Typ ohne Immersion (ungefähr 1 mT oder mehr). Daher wird in Ausführungsform 1 dann, wenn die Magnetlinse zwischen der Magnetlinse 120 vom Typ mit Immersion und der Magnetlinse 122 vom Typ ohne Immersion umgeschaltet wird, die zweite Spule 113 oder die dritte Spule 114 verwendet, um die Wirkung des Restmagnetfeldes 130 aufzuheben.
5 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Prozedur zeigt, bei der die Ladungsträgerstrahlvorrichtung 10 die Wirkung eines Restmagnetfeldes 130 unterdrückt. Die Ladungsträgerstrahlvorrichtung 10 kann zwei Betriebsmodi ausführen: (a) eine erste Betriebsart zum Ausführen der Verarbeitung und Beobachtung durch FIB, während die Wirkung des Restmagnetfeldes 130 durch einen Gleichstrom unterdrückt wird, und (b) eine zweite Betriebsart zum Durchführen der Verarbeitung und Beobachtung durch FIB nach dem weitestmöglichen Entmagnetisieren des Restmagnetfeldes 130 durch einen Wechselstrom. Zum Beispiel kann der Controller 105 dieses Ablaufdiagramm ausführen, wenn (a) die Magnetlinse zwischen der Magnetlinse 120 vom Typ mit Immersion und der Magnetlinse 122 vom Typ ohne Immersion umgeschaltet wird, oder (b) wenn die Bedienperson einen Befehl gibt. Im Folgenden wird jeder Schritt von 5 beschrieben.
(Fig. 5: Schritt S501)
Der Controller 105 bestimmt, ob gemäß dem gegebenen Befehl die erste Betriebsart oder die zweite Betriebsart ausgeführt werden soll. Wenn die erste Betriebsart ausgeführt wird, fährt der Prozess mit Schritt S502 fort, und wenn die zweite Betriebsart ausgeführt wird, fährt der Prozess mit Schritt S504 fort. Ein Befehl kann von der Bedienperson beispielsweise über eine später zu beschreibende grafische Anwenderschnittstelle (GUI) gegeben werden, und eine Betriebs wird im Voraus entsprechend dem Typ der Probe 104 und dem Inhalt der durchzuführenden Verarbeitung und Beobachtung spezifiziert, die Spezifikation wird in der Speichervorrichtung 107 als Befehl gespeichert und der Controller 105 kann den Befehl auslesen. Der Befehl kann auf beliebige andere geeignete Weise erteilt werden. In jedem Fall speichert die Ladungsträgerstrahlvorrichtung 10 den gegebenen Befehl einmal in der Speichervorrichtung 107 und der Controller 105 liest den Befehl aus.
(Fig. 5: Schritt S502)
Der Controller 105 schaltet die Objektivlinse (die Magnetlinse 120 vom Typ mit Immersion oder die Magnetlinse 122 vom Typ ohne Immersion) der REM-Säule 100 aus. Speziell wird der Strom der Spule (ersten Spule 112 oder zweiten Spule 113), die die Magnetlinse bildet, ausgeschaltet.
(Fig. 5: Schritt S503)
Der Controller 105 erzeugt ein Magnetfeld, das in das Restmagnetfeld 130 durch Leiten eines Gleichstroms zu der zweiten Spule 113 oder der dritten Spule 114 einen Versatz einbringt. Die Richtung des Gleichstroms ist eine Richtung, in der ein Magnetfeld erzeugt wird, das die Wirkung des Restmagnetfeldes 130 aufhebt. Der Betrag des Gleichstroms kann durch den Magnetfelddetektor 115 bestimmt werden, der den Betrag des Restmagnetfeldes 130 misst, oder kann basierend auf dem Betrag bestimmt werden, um den die Position des FIB-Beobachtungsbildes durch das Restmagnetfeld 130 verschoben wird. Andere geeignete Verfahren können verwendet werden.
(Fig. 5: Schritt S503: Ergänzung Nr. 1)
Da die erste Betriebsart nur ein Magnetfeld erzeugt, das den Einfluss des Restmagnetfeldes 130 aufhebt, ist die erste Betriebsart effektiver als die später beschriebene zweite Betriebsart. Da das Restmagnetfeld 130 nicht vollständig entfernt wird, kann jedoch beispielsweise gesagt werden, dass es passend ist, die erste Betriebsart nach Verwendung der Magnetlinse 122 vom Typ ohne Immersion mit einem kleinen Restmagnetfeld 130 oder bei einer Anwendung (z. B. grobe Verarbeitung), bei der die Anforderungen an die Verarbeitungsgenauigkeit von FIB nicht so hoch sind, zu verwenden.
(5: Schritt S503: Ergänzung 2) Es ist möglich, die erste Betriebsart unter Verwendung der zweiten Spule 113 und/oder der dritten Spule 114 nach dem Ausbilden der Magnetlinse 122 vom Typ ohne Immersion unter Verwendung der ersten Spule 112 auszuführen Nachdem die Magnetlinse 120 vom Typ mit Immersion unter Verwendung der zweiten Spule 113 gebildet wurde, kann die erste Betriebsart unter Verwendung der dritten Spule 114 ausgeführt werden
Fig. 5: Schritt S503: Ergänzung 3)
Die erste Betriebsart entmagnetisiert das Restmagnetfeld 130 nicht vollständig, sondern unterdrückt nur die Wirkung des Restmagnetfeldes 130, während ein Versatz-Magnetfeld erzeugt wird. Wenn FIB verwendet wird, führt der Controller 105 daher eine Verarbeitung und Beobachtung durch FIB durch, während die erste Betriebsart ausgeführt wird.
(Fig. 5: Schritt S504)
Dieser Schritt ist der gleiche wie Schritt S502.
(Fig. 5: Schritt S505)
Der Controller 105 entmagnetisiert das Restmagnetfeld 130 weitestmöglich, indem ein Wechselstrom zu der zweiten Spule 113 oder zu der dritten Spule 114 geleitet wird. Durch Verringern der Amplitude des Wechselstroms mit der Zeit kann das im Polstück verbleibende Restmagnetfeld 130 mit der Zeit verringert werden und nahe Null sein. Ein geeigneter Wert für die Amplitude des Wechselstroms kann im Voraus bestimmt werden.
(Schritt S505: Ergänzung)
In der zweiten Betriebsart wird das Restmagnetfeld 130 allmählich entmagnetisiert, während die Amplitude des Wechselstroms mit der Zeit verringert wird, so dass es ungefähr einige Sekunden dauert, bis die Wirkung des Restmagnetfeldes 130 auf den FIB in einen akzeptablen Bereich fällt. Andererseits hat die zweite Betriebsart eine stärkere Entmagnetisierungswirkung als die erste Betriebsart. Daher kann gesagt werden, dass es angebracht ist, die zweite Betriebsart zu verwenden, bevor Anwendungen ausgeführt werden, die eine hohe Verarbeitungsgenauigkeit durch FIB oder die Durchführung einer 3D-Strukturanalyse erfordern.
(Fig. 5: Schritt S501: Ergänzung)
Die erste Betriebsart und die zweite Betriebsart können in Kombination verwendet werden. In diesem Fall wird in Schritt S501 ein Befehl dahingehend empfangen, und der Controller 105 verwendet jede Betriebsart in Kombination gemäß dem Befehl. Beispielsweise kann, nachdem das Restmagnetfeld 130 durch die zweite Betriebsart in einem gewissen Ausmaß reduziert worden ist, das Restmagnetfeld 130 durch die erste Betriebsart mit einem Versatz versehen werden. In diesem Fall wird die erste Betriebsart verwendet, um das in der zweiten Betriebsart verbleibende geringfügige Restmagnetfeld 130 zu korrigieren. Infolgedessen kann die gleiche oder eine bessere Genauigkeit wie bei der zweiten Betriebsart schneller verwirklicht werden.
6 ist ein Beispiel der GUI 140 dafür, dass die Bedienperson der Ladungsträgerstrahlvorrichtung 10 einen Befehl geben kann. Der Controller 105 zeigt eine GUI 140 auf dem Monitor 106 auf dem Bildschirm an. Die Bedienperson spezifiziert über die GUI 140 für jedes Verarbeitungselement, ob die erste Betriebsart oder die zweite Betriebsart ausgeführt werden soll. Beide Betriebsarten können ausgeführt werden oder keine davon kann ausgeführt werden.
Die GUI 140 weist ein Verarbeitungsartfeld 141 und ein Betriebsartspezifikationsfeld 142 auf. Das Verarbeitungsartfeld 141 zeigt den Inhalt der Verarbeitungsoperation an. Das Betriebsartspezifikationsfeld 142 ist ein Feld zum Spezifizieren, welche aus der ersten Betriebsart und der zweiten Betriebsart für jede Verarbeitungsoperation auszuführen ist. Zum Beispiel wählt die Bedienperson bei einer Grobverarbeitung, die keine große Genauigkeit bei der FIB-Verarbeitung erfordert, und einer Weitbereichsverarbeitung zum Entfernen der Probenoberfläche durch Defokussieren des lonenstrahls die erste Betriebsart aus und der wählt die zweite Betriebsart oder beide Betriebsarten für die Präzisionsverarbeitung, die Genauigkeit erfordert, und für eine Dauerverarbeitung über eine lange Zeit aus.
Wenn der Betrieb der Ladungsträgerstrahlvorrichtung 10 von der REM-Beobachtung auf die FIB-Verarbeitung und -Beobachtung umgeschaltet wird, kann der Controller 105 die Wirkung des Restmagnetfeldes 130 unterdrücken, bevor FIB verwendet wird, indem das Ablaufdiagramm von 5 automatisch ausgeführt wird
<Ausführungsform 1: Zusammenfassung>
Die Ladungsträgerstrahlvorrichtung 10 gemäß Ausführungsform 1 kann die erste Betriebsart zum Verringern der Wirkung des Restmagnetfeldes 130 durch einen Gleichstrom und die zweite Betriebsart zum Verringern der Wirkung des Restmagnetfeldes 130 durch einen Wechselstrom ausführen. Im Ergebnis können die erste Betriebsart und die zweite Betriebsart gemäß der Anwendung der FIB-Säule 101 selektiv verwendet werden, so dass es möglich ist, sowohl die Genauigkeit der Verarbeitung und Beobachtung durch FIB als auch die Betriebseffizienz zu erreichen.
<Ausführungsform 2>
7 ist ein Konfigurationsdiagramm einer Objektivlinse der REM-Säule 100, die in der Ladungsträgerstrahlvorrichtung 10 gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung bereitgestellt ist. Im Gegensatz zu Ausführungsform 1 weist die Ladungsträgerstrahlvorrichtung 10 gemäß Ausführungsform 2 die dritte Spule 114 nicht auf. Andere Konfigurationen entsprechen jenen von Ausführungsform 1. In Ausführungsform 2 werden sowohl die erste Betriebsart als auch die zweite Betriebsart unter Verwendung der zweiten Spule 113 durchgeführt. Da die dritte Spule 114 nicht verwendet wird, kann der Wert des Stroms, der in jeder Betriebsart zu der zweiten Spule 113 zu leiten ist, von demjenigen in Ausführungsform 1 verschieden sein, aber der Betriebsablauf entspricht demjenigen in Ausführungsform 1
Die zweite Spule 113 hat sowohl die Aufgabe, eine Magnetlinse auszubilden, als auch die Aufgabe, das Restmagnetfeld zu unterdrücken, und hat somit die größte Windungszahl unter den drei Spulen. Das heißt, die Anzahl der Windungen der zweiten Spule ≥ die Anzahl der Windungen der ersten Spule ≥ die Anzahl der Windungen der dritten Spule. Wenn nur die erste Spule 112 zum Bilden der Magnetlinse verwendet wird, kann die Anzahl der Windungen der zweiten Spule 113 kleiner sein als die der ersten Spule 112. Das heißt, die Windungen der ersten Spule ≥ die Windungen der zweiten Spule.
<Ausführungsform 3>
8 ist ein Konfigurationsdiagramm einer Objektivlinse der REM-Säule 100, die in der Ladungsträgerstrahlvorrichtung 10 gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung bereitgestellt ist. Die erste Spule 112 und/oder die zweite Spule 113 können in mehrere Spulen unterteilt sein. 8 zeigt ein Beispiel, bei dem sowohl die erste Spule 112 als auch die zweite Spule 113 in zwei Spulen unterteilt sind.
Um das von dem Polstück erzeugte Magnetfeld zu stabilisieren, ist es wichtig, die Temperaturänderung des Polstücks zu unterdrücken. Um die Temperaturänderung des Polstücks zu unterdrücken, kann die Leistungsaufnahme der Spule konstant gehalten werden. Um das Magnetfeld anzupassen, während die Leistungsaufnahme der Spule konstant gehalten wird, ist es nur erforderlich, die Richtung des Stroms zu ändern, während der Betrag des Stroms, der zu der Spule geleitet wird, konstant gehalten wird. Beispielsweise kann in 8 das erzeugte Magnetfeld aufgehoben werden, indem Ströme mit entgegengesetzten Richtungen zu den Spulen 112A und 112B geleitet werden. Wenn ein Magnetfeld erzeugt wird, können Ströme mit der gleichen Richtung zu den Spulen 112A und 112B geliefert werden. In beiden Fällen kann die Leistungsaufnahme konstant gehalten werden, indem der Stromwert konstant gehalten wird.
Die Anzahl der Windungen jeweiliger abgeteilter Spulen kann gleich oder verschieden sein. Die Stromsteuerung kann vereinfacht werden, wenn die Anzahl der Windungen gleich ist. Die Leistungsfähigkeit als Spule ist für eine abgeteilte Spule und eine einzelne Spule gleich.
<Abwandlungsbeispiel der vorliegenden Erfindung>
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und umfasst verschiedene Abwandlungsbeispiele. Zum Beispiel wurden die oben beschriebenen Ausführungsformen zum leichteren Verständnis der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben und sind nicht notwendigerweise auf diejenigen mit allen beschriebenen Konfigurationen beschränkt. Ein Teil der Konfiguration eines Beispiels kann durch die Konfiguration eines anderen Beispiels ersetzt werden und die Konfiguration eines anderen Beispiels kann der Konfiguration eines Beispiels hinzugefügt werden. Es ist möglich, andere Konfigurationen für einen Teil der Konfiguration jedes Beispiels hinzuzufügen, zu streichen und zu ersetzen.
In der obigen Ausführungsform wurde das Beispiel beschrieben, in dem das Restmagnetfeld der REM-Säule 100 den FIB beeinflusst. Das Restmagnetfeld der REM-Säule 100 beeinflusst auch die nächstmalige Nutzung der REM-Säule 100. Daher ist das Verfahren der vorliegenden Erfindung auch dann nützlich, wenn FIB nicht verwendet wird.
In den obigen Ausführungsformen kann der Controller 105 unter Verwendung von Hardware wie etwa einer Schaltungsvorrichtung, die die Funktion implementiert, ausgebildet sein oder kann durch eine Recheneinheit, die Software ausführt, die die Funktion implementiert, ausgebildet sein.
Bezugszeichenliste

10:: Ladungsträgerstrahlvorrichtung
100:: REM-Säule
101:: FIB-Säule
102:: Probenkammer
103:: FIB-REM-Rahmen
104:: Probe
105:: Controller
106:: Monitor
110:: Erstes Polstück
111:: Zweites Polstück
112:: Erste Spule
113:: Zweite Spule
114:: Dritte Spule
115:: Magnetfelddetektor
116:: Drittes Polstück

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 11329320 A [0004, 0005, 0006]

Claims

Ladungsträgerstrahlvorrichtung zum Bestrahlen einer Probe mit einem Ladungsträgerstrahl, wobei die Vorrichtung umfasst: eine Elektronenstrahlbestrahlungseinheit, die einen Elektronenstrahl auf die Probe emittiert; und eine Objektivlinse zum Fokussieren des Elektronenstrahls auf die Probe, wobei die Objektivlinse umfasst: ein erstes Magnetpolstück, ein zweites Magnetpolstück, das in Bezug auf das erste Magnetpolstück an einer von einem Elektronenstrahlengang entfernten Position angeordnet ist, eine erste Spule, die zwischen dem ersten Magnetpolstück und dem zweiten Magnetpolstück angeordnet ist, und eine zweite Spule, die in Bezug auf das erste Magnetpolstück an einer von einem Elektronenstrahlengang entfernten Position angeordnet ist, die Ladungsträgerstrahlvorrichtung ferner umfasst: eine Steuereinheit, die einen Strom, der an die erste Spule zu leiten ist, und einen Strom, der an die zweite Spule zu leiten ist, steuert; und eine Speichereinheit, die einen Befehl an die Steuereinheit speichert, wobei die Steuereinheit gemäß dem in der Speichereinheit gespeicherten Befehl eine erste Betriebsart zum Verringern einer Wirkung eines in dem zweiten Magnetpolstück verbleibenden Restmagnetfeldes durch Leiten eines Gleichstroms zu der zweiten Spule nach dem Ausschalten eines Stroms, der durch die erste Spule fließt, und/oder eine zweite Betriebsart zum Verringern einer Wirkung eines in dem zweiten Magnetpolstück verbleibenden Restmagnetfeldes durch Leiten eines Wechselstroms zu der zweiten Spule nach dem Ausschalten eines Stroms, der durch die erste Spule fließt, durchführt.
Ladungsträgerstrahlvorrichtung nach Anspruch 1, die ferner umfasst: eine lonenstrahlbestrahlungseinheit, die einen fokussierten lonenstrahl auf die Probe emittiert, wobei die Steuereinheit die Probe mit dem fokussierten lonenstrahl bestrahlt, indem sie die lonenstrahlbestrahlungseinheit steuert, während die erste Betriebsart zum Verarbeiten der Probe durchgeführt wird.
Ladungsträgerstrahlvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit ein in dem zweiten Magnetpolstück verbleibendes Restmagnetfeld mit der Zeit reduziert, indem sie eine Amplitude des Wechselstroms mit der Zeit reduziert, während die zweite Betriebsart durchgeführt wird.
Ladungsträgerstrahlvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit so ausgelegt ist, dass sie zwischen einer ersten Magnetlinsen-Betriebsart zum Bilden einer Magnetlinse durch Leiten eines Stroms zu der ersten Spule und einer zweiten Magnetlinsen-Betriebsart zum Bilden einer Magnetlinse durch Leiten eines Stroms zu der zweiten Spule umschaltbar ist, und die Steuereinheit die erste Betriebsart und/oder die zweite Betriebsart durchführt, wenn eine Betriebsart zwischen der ersten Magnetlinsen-Betriebsart und der zweiten Magnetlinsen-Betriebsart umgeschaltet wird.
Ladungsträgerstrahlvorrichtung nach Anspruch 1, die ferner umfasst: eine lonenstrahlbestrahlungseinheit, die einen fokussierten Ionenstrahl auf die Probe emittiert; und eine Anwenderschnittstelle zum Eingeben eines Befehls in die Steuereinheit, wobei die Anwenderschnittstelle ein Spezifikationsfeld zum Spezifizieren, welche von der ersten Betriebsart und der zweiten Betriebsart auszuführen ist, wenn die Probe unter Verwendung des fokussierten lonenstrahls verarbeitet wird, aufweist und die Steuereinheit gemäß dem für das Spezifikationsfeld eingegebenen Befehl bei der Verarbeitung der Probe unter Verwendung des fokussierten lonenstrahls die erste Betriebsart und/oder die zweite Betriebsart durchführt.
Ladungsträgerstrahlvorrichtung nach Anspruch 1, die ferner umfasst: eine dritte Spule, die in Bezug auf das zweite Magnetpolstück an einer vom Elektronenstrahlengang entfernten Position angeordnet ist, wobei die Steuereinheit gemäß dem in der Speichereinheit gespeicherten Befehl eine dritte Betriebsart zum Verringern einer Wirkung eines in dem zweiten Magnetpolstück verbleibenden Restmagnetfeldes durch Leiten eines Gleichstroms zu der dritten Spule nach Ausschalten des durch die erste Spule fließenden Stroms und des durch die zweite Spule fließenden Stroms und/oder eine vierte Betriebsart zum Verringern einer Wirkung des in dem zweiten Magnetpolstück verbleibenden Restmagnetfeldes durch Leiten eines Wechselstroms zu der dritten Spule nach Ausschalten des durch die erste Spule fließenden Stroms und des durch die zweite Spule fließenden Stroms durchführt.
Ladungsträgerstrahlvorrichtung nach Anspruch 6, die ferner umfasst: ein drittes Magnetpolstück, das in Bezug auf die zweite Spule an einer von dem Elektronenstrahlengang entfernten Position angeordnet ist, wobei das zweite Magnetpolstück und das dritte Magnetpolstück einen Magnetpfad, der die zweite Spule umgibt, ausbilden.
Ladungsträgerstrahlvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Spule und/oder die zweite Spule durch mehrere Spulen gebildet ist.
Ladungsträgerstrahlvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Anzahl der Windungen der zweiten Spule größer oder gleich der Anzahl der Windungen der ersten Spule ist und die Anzahl der Windungen der ersten Spule größer oder gleich der Anzahl der Windungen der dritten Spule ist.
Ladungsträgerstrahlvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Anzahl der Windungen der zweiten Spule größer oder gleich der Anzahl der Windungen der ersten Spule ist.