DE69531714T2

DE69531714T2 - Verfahren zur Probenherstellung

Info

Publication number: DE69531714T2
Application number: DE69531714T
Authority: DE
Inventors: Fumikazu Fujisawa-shi Itoh; Toshihiko Hiratsuka-shi Nakata; Tohru Hitachinaka-shi Ishitani; Akira Yokosuka-shi Shimase; Hiroshi Fujisawa-shi Yamaguchi; Takashi Yokosuka-shi Kamimura
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-06-14
Filing date: 1995-06-12
Publication date: 2004-07-15
Anticipated expiration: 2015-06-13
Also published as: JPH07333120A; JP3221797B2; EP0687897A1; US5656811A; KR960002723A; KR0155242B1; DE69531714D1; EP0687897B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Prüflings zur Beobachtung eines spezifischen Abschnitts eines Halbleiterbauteils durch ein Transmissionselektronenmikroskop gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Vor kurzem wurde ein fokussierter Ionenstrahlabtrag (hiernach als "FIB" bezeichnet) verwendet, um Prüflinge spezifizierter Abschnitte von Halbleiterbauteilen für einen Einsatz in einem Transmissions-Elektronenmikroskop (hiernach als "TEM" bezeichnet) für Analysen eines Gate-Abschnitts einer spezifizierten Speicherzelle zu verwenden. Ein Beispiel des Verfahrens, das sich auf die Zeichnungen bezieht, wird unten beschrieben. Wie z. B. in 2 gezeigt, wird die Oberfläche eines Prüflings 42 durch eine Poliervorrichtung poliert, um einen vorstehenden Teil 1 von 30 bis 100 μm (typischerweise 50 μm) Breite und von 10 bis 100 μm (typischerweise 50 μm) Höhe zu bilden, so dass ein zu beobachtender Abschnitt etwa im Zentrum dieses vorstehenden Teils positioniert ist.
Wie in 3 gezeigt, sind beide Seiten des vorstehenden Teils 1 in einer Tiefe von d = 3 bis 10 μm und einer Breite von w = 4 bis 15 μm durch Einsetzen des fokussierten Ionenstrahls 2 entfernt, um einen Dünnfilmteil 3 zurückzulassen mit einer Dicke t im Zentrum des vorstehenden Teils. Das vorstehende Teil ist so abgetragen, dass ein zu beobachtender Abschnitt in diesem Dünnfilmteil 3 gebildet wird. Die Dicke t des Dünnfilmteils 3 muss ungefähr 100 nm oder weniger sein, um eine TEM-Beobachtung auszuführen. Um diese geringe Dicke zurückzulassen, wird der vorstehende Teil unter Verwendung des fokussierten Ionenstrahls von ungefähr 0,5 bis 1 μm im Strahldurchmesser in der Anfangsphase bearbeitet, um einen Film, der eine Dicke von 1 μm aufweist, zurückzulassen, und der Dünnfilmteil 3 mit der Dicke t wird weiter graduell unter Verwendung eines dünnen Strahls von ungefähr 0,1 μm oder weniger im Strahldurchmesser abgetragen, um einen Prüfling für eine TEM-Beobachtung zu Ende zu bearbeiten, der mit einer Enddicke von ungefähr 100 nm oder weniger bereit gestellt wird.
Ein erster Stand der Technik, der sich auf das Obige bezieht, ist z. B. die japanische Patentanmeldungsschrift Hei 5-15981, die ein Verfahren zum Abtragen eines Prüflings zur Verwendung in einer SEM-Beobachtung eines Querschnitts offenbart, der angepasst ist, um eine Markierung abzutragen, die es ermöglicht, eine Position eines Querschnitts, der schließlich erreicht wird, zu steuern und die angepasst ist, um eine Endposition unter Verwendung dieses Rasterionenmikroskop-Bildes (SIM-Bild) einzustellen.
Als einen zweiten Stand der Technik offenbart das "J. Vac. Sci. Technol. Bll, (3) (Mai/Juni), Seiten 531 bis 535, 1993", veröffentlicht durch die U.S. Society of Vacuum, ein Verfahren zum Bearbeiten eines Prüflings für die Verwendung in TEM-Beobachtungen, bei dem ein Elektronenstrahl während einer FIB-Bearbeitung ausgestrahlt wird, und eine Dicke eines Films, der durch Abtragen gebildet wird und mittels Beobachtens von Sekundärelektronen oder reflektierenden Elektronen, die davon erzeugt werden, gebildet wird.
In den meisten Fällen gibt es eine positionelle Drift des fokussierten Ionenstrahls 2 von ungefähr 0,1 μm bis 0,5 μm/10 Minuten. Wenn deshalb der Laserstrahl zu dem Zentrum des Dünnfilmteils 3 driftet, wie es in der Draufsicht eines wichtigen Teils einer bearbeiteten Oberfläche des Prüflings in 4 gezeigt wird, wird der Dünnfilmteil 3 oftmals exzessiv bearbeitet und ein Abschnitt, der zu beobachten ist, wird unabsichtlich abgetragen.
Wenn sich die Dicke t des Dünnfilmteils 3 200 nm nähert, wird es schwierig, den Dünnfilmteil 3 aufgrund eines Rasterionenbildes zu identifizieren und eine Ab tragsfläche 5 einzustellen, und deshalb besteht dort ein Risiko, dass der zu beobachtende Abschnitt unabsichtlich abgetragen und beschädigt werden kann. Im Falle des ersten Standes der Technik werden Markierungen 6a und 6b in einem Bereich vorgesehen, der als eine Beobachtungsfläche 4 des Dünnfilmteils 3, wie in 4 gezeigt, angesehen wird, und eine Abtragsfläche 5 wurde durch Beobachten des Rasterionenmikroskop-Bildes (SIM-Bildes) dieser Markierungen bestimmt. Jedoch besteht dort ein Risiko, dass, wenn die Dicke des Dünnfilmteils 3 ungefähr 200 nm erreicht, der obere Teil des Dünnfilmteils 3 abgetragen werden kann, weil das Rasterionenbild beobachtet wird und der Dünnfilmteil 3 übermäßig gedünnt werden kann.
Im Fall des zweiten Standes der Technik sind hohe Kosten erforderlich, um eine Elektronenkanone für ein SEM, eine Stromversorgung und ein Steuergerät vorzusehen, und es ist räumlich schwierig, den Bearbeitungsabstand der fokussierten Ionenstrahloptik und den der Elektronenstrahloptik gleichzeitig ausreichend zu reduzieren, da die Elektronenkanone nahe bei dem Bearbeitungsstück angeordnet ist. Deshalb weist die Installation des SEM auf einer praktisch fokussierten Ionenstrahlbearbeitungseinheit zwei Probleme auf, d. h. einen hohen Preis für die Vorrichtung und Schwierigkeiten in der Fokussierung des Laserstrahls, um ausreichend dünn zu werden.
Aus JP-A-58167775 ist ein Verfahren bekannt, um eine positionelle Ausrichtung zwischen Ionenstrahl und einem zu bearbeitenden Material auszuführen, das auf einem durch Erfassen von Auger-Elektronen erfassten Signal basiert, das durch Bestrahlen eines Ionenstrahls auf ein Markierungsteil, welches auf dem zu bearbeitenden Material vorgesehen ist, erzeugt wird.
Aus dem Dokument Materials Research Society Symposium Proceedings, Bd. 254, 65–78, Boston, 5.–6. Dez. (1991) ist die Konstruktion und Leistungsfähigkeit eines modernisierten Präzisionsionssystems zum Abtragen mittels Ionen einer Gasquelle bekannt. Dieses bekannte System basiert auf einer bestehenden fokus sierenden Ionenstrahlmaschine, die in der Lage ist, ausgewählte Flächen eines Prüflings, welcher zu dick für TEM-Studien ist, abzubilden und abzutragen. Das Prüflingsbild wird entweder unter Verwendung von Sekundärelektronen oder Sekundärionen, die durch einen dualen Detektor eingefangen werden, gebildet. Dieses System wird durch eine Probenkammer gekennzeichnet mit einem verbesserten Probenhalter. Dieser neue Halter ermöglicht dem Prüfling, zwischen dem TEM und dem Instrument für die weitere Präzisionsdünnung des Prüflings bewegt zu werden, ohne den Prüfling vom Halter zu entfernen.
In dem obigen Stand der Technik werden praktische Mittel zur Beobachtung der Dickenverteilung des Dünnfilmteils und Mittel zum Erfassen des Elektronenstrahls, der durch den Dünnfilmteil hindurchgeht, in Betracht gezogen. Aus diesem Grund beinhaltet der Stand der Technik ein Problem, dass, wenn ein Prüfling für eine TEM-Beobachtung unter Verwendung einer gewöhnlichen fokussierten Ionenstrahl-Abtragsmaschine hergestellt wird, ein Fehler oft wiederholt werden kann und die Arbeitseffektivität äußerst niedrig ist und viel Zeit erforderlich ist, um die Daten für die TEM-Beobachtung zu erhalten. Zusätzlich gibt es ein weiteres Problem, dass, wenn nur ein Prüfling zur Verfügung steht, er nicht genügend dünn aufgrund der Furcht vor einem wahrscheinlichen Bruch abgetragen werden kann.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die oben beschriebenen Probleme des Standes der Technik zu lösen und ein Verfahren zum Herstellen eines Prüflings bereit zu stellen, das in der Lage ist, eine sichere Endbearbeitung zu einem TEM-Prüfling mit einer geeigneten Dicke durch einen fokussierten Ionenstrahlabtrag ohne Fehler durchzuführen.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Verfahrensanspruchs 1 gelöst. Merkmale bevorzugter Ausführungsformen werden mit den abhängigen Ansprüchen definiert.
Um die obige Aufgabe zu erfüllen, ist die vorliegende Erfindung dazu angepasst, (1) eine Markierung 6 zur Messung einer positionellen Drift eines fokussierten Ionenstrahls auf einem vorspringenden Teil 1 bei einer Position mehr außerhalb als einen auf eine vorbestimmte Dicke abzutragenden Dünnfilmteil 3 vorzusehen, diese Markierung mit dem fokussierten Ionenstrahl 2 bei einer geeigneten Frequenz während des Abtrags so zu beobachten, dass eine Beobachtungsfläche 4 nicht den Dünnfilmteil 3 einschließt und eine positionelle Drift des Strahls zu messen und zu kompensieren, (2) ein übermäßiges Abtragen durch Überwachen der Dicke des Dünnfilmteils 3 während des Abtragens zu verhindern, z. B. mit einem wirtschaftlicheren Licht als einem Elektronenstrahl und (3) eine Dickenverteilung des Dünnfilmteils 3 durch Abtasten des Dünnfilmteils 3 mit dem Licht oder mit dem Elektronenstrahl zu messen. Das Nachfolgende beschreibt im Detail ein praktisches Mittel, um die Aufgaben der vorliegenden Erfindung zu erreichen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch ein Verfahren zum Abtragen eines Werkstücks erreicht, durch Formen eines Prüflings mit einem Dünnfilm durch fokussierten Ionenstrahlabtrag, während die positionelle Drift des fokussierten Ionenstrahls durch Beobachten einer Markierung zum Messen der positionellen Drift des fokussierten Ionenstrahls, die auf dem Werkstück bereit gestellt wird, bei einer vorbestimmten Anzahl des Scannens eines Sekundärladungspartikelmikroskopbildes kompensiert wird, wobei das Verfahren ein Verfahren zum Herstellen eines Prüflings ist, das die Schritte umfasst, die Markierung bei einer Position weiter außerhalb als bei dem zu bearbeitenden Dünnfilmteil vorzusehen, um eine vorbestimmte Dicke zu haben, die Markierung so anzuordnen, dass sowohl eine Seite der Bearbeitungsfläche als auch der Beobachtungsfläche mit dem fokussierten Ionenstrahl in Kontakt kommt mit der bearbeiteten Oberfläche des Dünnfilms oder eine Seite der Beobachtungsfläche nicht in Kontakt mit der abge tragenen Oberfläche kommt und in der entgegengesetzten Richtung weggehalten wird und um den Dünnfilmteil zu bilden.
Es ist bevorzugt, die positionelle Drift des Ionenstrahls zu kompensieren und eine Dicke eines verbleibenden Films während des Abtragens mit dem fokussierten Ionenstrahl zu überwachen. Mit anderen Worten wird der Dünnfilmteil durch genaues Abtragen des Werkstücks auf die vorbestimmte Filmdicke gebildet, während die Dicke des Dünnfilmteils überwacht wird.
Unterschiedliche Filmdicken-Messverfahren, wie z. B. (1) eine optische Interferometrie, (2) ein Verfahren zum Erfassen einer transparenten Lichtintensität eines schlitzförmigen Strahls, (3) ein Verfahren zum Erfassen eines Transmissionsbildes eines abtastenden Laserstrahls, (4) ein Verfahren zum Erfassen der Transmissionslichtintensität eines Elektronenstrahls, (5) ein Verfahren zum Erfassen des Transmissionsbildes des Rasterelektronenstrahls und (6) ein Verfahren zum Erfassen einer Verformung des Dünnfilms, verursacht durch Bestrahlung eines Impulslaserstrahls, werden als Filmdicken-Überwachungsverfahren eingesetzt. Insbesondere ist das Filmdicken-Messverfahren mittels optischer Messeinrichtungen praktisch und bevorzugt.
Zum Abtragen eines Werkstücks mit einem fokussierten Ionenstrahl kann das Verfahren an ein leichtes Neigen einer abzutragenden Oberfläche des Werkstücks und des Überwachens eines Neigungswinkels angepasst werden. Da eine Stromdichteverteilung des fokussierten Ionenstrahls einen Nachlauf aufweist und das bearbeitete Oberflächenende des Werkstücks eine leichte Neigung aufgrund eines Effektes eines solchen Nachlaufs aufweist, obgleich der Strahl um dünner zu sein, reduziert wird, ist eine Überwachung der Neigung, wie oben beschrieben, gefordert, um die letztgenannte Neigung der bearbeiteten Oberfläche zu kompensieren. Deshalb sollte der Neigungswinkel der bearbeiteten Oberfläche des Werkstücks in diesem Fall an die Charakteristik (den Nachlauf der Stromdichteverteilung) des verwendeten fokussierten Ionenstrahls angepasst sein. Zum Beispiel kann ein Ver fahren zum Messen eines Reflektionswinkels des Lichtes, das auf die bearbeitete Oberfläche gestrahlt wird, ohne weiteres das Verfahren zum Überwachen der Neigung dieser bearbeiteten Oberfläche sein.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann auch durch Abtragen eines Prüflings durch das oben beschriebene Herstellungsverfahren des Prüflings erreicht werden, indem ein fokussiertes Ionenstrahlabtragsverfahren, das angepasst ist, um eine abzutragende Oberfläche durch Strahlen des fokussierten Ionenstrahls auf den Prüfling zu bilden, die abzutragende Oberfläche mit dem Elektronenstrahl bei einer größeren unterschiedlichen Abtastgeschwindigkeit gegenüber der Abtastgeschwindigkeit des fokussierenden Ionenstrahls abtastet und sekundär geladene Teilchen von dem Prüfling erfasst und ein Rauschen mittels Durchlaufen der Signale der erfassten, sekundär geladenen Teilchen durch ein Filter einer hohen oder einer niedrigen Frequenz entfernt und zeigt ein Rasterelektronenmikroskop-Bild oder ein Rasterionenmikroskop-Bild unter Verwendung der Signale, von denen Rauschen entfernt wurde, an. In diesem Fall kann die Dicke des bearbeiteten Films von dem Transmissionselektronenstrahl gemessen werden, der die bearbeitete Oberfläche durchlaufen hat, und das Werkstück kann auf die vorbestimmte Zieldicke genau abgetragen werden, während die Filmdicke überwacht wird. Die Dickenverteilung des Dünnfilmteils kann durch Abtasten der Oberfläche gemessen werden, die durch den fokussierten Ionenstrahl mit Hilfe eines Licht- oder eines Elektronenstrahls abgetragen worden ist.
Das Folgende beschreibt die Strahlungsbedingungen, während der Prüfling mit dem fokussierten Ionenstrahl abgetragen wird, und diejenigen, wenn das sekundär geladene Partikelbild durch Abtasten mit dem Strahl erhalten wird. Obgleich gewöhnlich die Strahlintensität festliegt und die Abtastgeschwindigkeit geändert wird, wird dafür gesorgt, die Abtastgeschwindigkeit zu reduzieren, um die Bestrahlungsdosis pro Einheitsfläche zu erhöhen und die Effizienz des Abtragens zu verbessern und andererseits wird die Abtastgeschwindigkeit vergrößert, um die Bestrahlungsdosis zu reduzieren und den Prüfling zu schützen, wann immer es beim Erhalten des sekundär geladenen Partikelbildes möglich ist. In dem Fall der Festlegung der Abtastgeschwindigkeit wird die Dosis durch Steuern einer Ionenquelle geändert, aber das vorhergehende Abtastgeschwindigkeitssteuerungsverfahren ist praktisch und bevorzugt im Hinblick auf ein Erleichtern in der Festlegung einer Gestaltung der Vorrichtung.
Die folgenden Ausführungsformen in Bezug auf eine Prüflingsherstellungsvorrichtung sind nicht Teil der vorliegenden Erfindung, aber können helfen, die Erfindung zu verstehen. Eine derartige Prüflingsherstellungsvorrichtung umfasst Mittel zum Auswechseln der Beobachtungsfläche und der Abtragsfläche für ein Ionenstrahlabtasten, so dass entsprechende vorbestimmte Einzelseiten der Beobachtungsfläche und der Abtragsfläche übereinstimmen oder dass die eine Seite der Beobachtungsfläche bei einer relativen Position zurückgezogen von der einen Seite der Abtragsfläche in eine entgegengesetzte Richtung zu der Abtragsfläche des Prüflings in der fokussierten Ionenstrahlabtragsanlage bleibt, welche mindestens umfasst (1) eine Optik zur Fokussierung eines Ionenstrahls, die mit einer hohen Helligkeitsionenquelle bereit gestellt wird, eine fokussierende Optik zum Fokussieren des Ionenstrahls auf einem extrem kleinen Punkt und einen Deflektor zum Deflektionsabtasten des Ionenstrahls auf dem Prüfling, (2) ein Beobachtungssystem für sekundäre Ladungspartikel, das mit einem Detektor für sekundäre Ladungspartikel zum Erfassen sekundärer Ladungspartikel von dem Prüfling ausgestattet ist, um ein Raster-Sekundärladungspartikel-Mikroskopbild und eine Bildeinrichtung zum Abtasten eines Sekundärladungspartikel-Mikroskopbildes zu erhalten, (3) ein Gestell zum Tragen und Bewegen des Prüflings, der in einer Probenvakuumkammer angeordnet ist, und (4) ein Vakuumpumpensystem.
In der obigen Prüflingsherstellungsvorrichtung ist vorzugsweise ein Mittel zum Überwachen einer Dicke eines Dünnfilm-Prüflings (Werkstücks) vorgesehen, das auf dem Gestell montiert ist, das in der Probenvakuumkammer (3) angeordnet ist und das abgetragen wird.
Als Mittel zum Überwachen der Dicke des Dünnfilms wird z. B. eines der Geräte verwendet: (1) ein Mittel, das mit einer optischen Bestrahlungseinrichtung und einem Licht-Interferometer vorgesehen ist, (2) ein Mittel, das mit einem optischen Bestrahlungsgerät und einem optischen Transmissionsdetektor vorgesehen ist, (3) ein Mittel, das mit einer schlitzförmigen Lichtbestrahlungseinrichtung und dem optischen Transmissionsdetektor vorgesehen ist, (4) Mittel, das mit einer Bestrahlungseinrichtung mit einem Abtastlaserstrahl, dem optischen Transmissionsdetektor und einer Bildeinrichtung des Rasterelektronentransmissions-Bildes vorgesehen ist, (5) ein Mittel, das mit einer Elektronenstrahlkanone und einem Elektronenstrahl-Transmissionsdetektor vorgesehen ist, (6) ein Mittel, das mit einer Rasterelektronenstrahl-Bestrahlungseinrichtung, dem Elektronenstrahl-Transmissionsdetektor und mit der Abbildungseinrichtung des Rasterelektronentransmissions-Bildes vorgesehen ist und (7) ein Mittel, das mit einem Impulslasergenerator und einem Interferometer zum Erfassen der Verformung des Dünnfilms aufgrund der Bestrahlung des Impulslasers versehen ist.
In jedem der oben beschriebenen Mittel zum Überwachen der Filmdicke können der Licht- oder Elektronenbestrahlungsteil und der Detektor an dem Prüflingsgestell fixiert werden.
In der obigen Prüflingsherstellungsvorrichtung ist vorzugsweise ein Mittel zum Überwachen eines Neigungswinkels der bearbeiteten Oberfläche des Dünnfilmprüflings (Werkstücks) vorgesehen, das auf einem Gestell montiert ist, das in der Probenvakuumkammer (3) angeordnet ist und abgetragen wird. Dieses Überwachungsmittel kann z. B. eine Lichtbestrahlungseinrichtung und eine Einrichtung zum Erfassen einer reflektierten Position des Lichts umfassen.
Die obige Prüflingsherstellungsvorrichtung kann mit einer fokussierenden Elektronenstrahl-Bestrahlungseinrichtung vorgesehen sein, die konstruiert ist, um ein Bestrahlen auf dem Dünnfilmprüfling während des fokussierten Ionenstrahlabtrags zu ermöglichen, einem Steuergerät zum Abtasten des Elektronenstrahls mit einer Abtastgeschwindigkeit unabhängig von der Abtastgeschwindigkeit des fokussierten Ionenstrahls, einem Detektor für sekundär Ladungspartikel zum Erfassen der Sekundärladungspartikel von dem Prüfling, einer Schaltung zum Filtern der Signale der erfassten sekundären Ladungspartikel bei einer hohen oder niedrigen Frequenz und einer Abbildungseinrichtung zum Anzeigen eines Rasterelektronenmikroskop-Bildes oder eines Rasterionenmikroskop-Bildes mittels der gefilterten Signale. Somit können die Dicke und die Dickenverteilung des zu bearbeitenden Dünnfilms bekannt sein und deshalb kann ein hoch präziser Abtrag mit einheitlicher gesteuerter Dickenverteilung durch Rückkopplung dieser Dickeninformation durchgeführt werden, um die Dicke bei dem fokussierten Ionenstrahlabtrag zu steuern.
Die Markierung zum Messen der positionellen Drift des Strahls wird mit dem fokussierten Ionenstrahl beobachtet, so dass die Beobachtungsfläche nicht den Dünnfilmteil einschließt und deshalb kann der Beobachtungsteil vor einem Abtrag geschützt werden. Zusätzlich kann die Dicke des Dünnfilmteils überwacht werden und deshalb kann die Abtragsposition des fokussierten Ionenstrahls genau eingestellt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Querschnittsansicht eines Prüflings, die ein Beispiel eines Verfahrens zum Überwachen einer Dicke eines Dünnfilmteils zeigt, welches eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
2 ist eine perspektivische Ansicht eines Prüflings;
3 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel eines konventionellen Prüflingsherstellungsverfahrens zeigt;
4 ist eine Draufsicht auf den Prüfling, die ein Verfahren zum Beobachten eines Rastermikroskopbildes (SIM-Bildes) von Ladungspartikeln auf dem Prüfling gemäß dem Stand der Technik zeigt;
5 ist eine Draufsicht auf den Prüfling, die ein Verfahren zum Beobachten des SIM-Bildes auf dem Prüfling gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
6 ist das SIM-Bild auf dem Prüfling in einem Anfangsstadium des Abtrags gemäß der vorliegenden Erfindung;
7 ist das SIM-Bild auf dem Prüfling, auf dem weiterhin ein Abtragen fortgesetzt ist;
8 ist eine Querschnittsansicht des Prüflings, die ein Beispiel des Verfahrens zum Überwachen der Dicke des Dünnfilmteils zeigt, welches eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
9 ist eine Querschnittsansicht des Prüflings, die ein Beispiel des Verfahrens zum Überwachen der Dicke des Dünnfilmteils zeigt, das eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
10 ist eine Querschnittsansicht des Prüflings, die ein Beispiel des Verfahrens zum Überwachen der Dicke des Dünnfilmteils zeigt, das eine weitere andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
11 ist eine Querschnittsansicht des Prüflings, die ein Beispiel des Verfahrens zum Überwachen der Dicke des Dünnfilmsteils zeigt, welches eine weitere andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
12 ist eine Querschnittsansicht des Prüflings, die ein Beispiel des Verfahrens zum Überwachen der Dicke des Dünnfilmsteils zeigt, welches eine weitere andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
13 ist eine Querschnittsansicht des Prüflings, die ein Beispiel des Verfahrens zum Überwachen der Dicke des Dünnfilmsteils zeigt, welches eine weitere andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
14 ist eine erweiterte perspektivische Ansicht, die eine Verformung des Dünnfilmteils zeigt, die durch Abtragen des Prüflings erhalten wird;
15 ist eine erweiterte perspektivische Ansicht, die eine Verformung des Dünnfilmteils zeigt, die auf ähnliche Weise durch Abtragen des Prüflings erhalten wird;
16 ist eine Darstellung, die eine Stromdichteverteilung des fokussierten Ionenstrahls und eine Querschnittsform des Dünnfilmteils zeigt, der mit dem fokussierten Ionenstrahl abgetragen ist;
17 ist eine Querschnittsansicht des Prüflings, die ein Verfahren zum Abtragen eines geneigten Prüflings zeigt, das eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
18 ist eine Querschnittsansicht einer Vorrichtung, die ein Lichtbestrahlungsteil und ein Lichtempfangsteil zeigt, die auf dem Prüflingsgestell montiert sind;
19 ist eine Querschnittsansicht, die eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zum Abtragen des Prüflings durch normale Bestrahlung des fokussierten Ionenstrahls auf den Prüfling zeigt;
20 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Hauptteils, der eine Ausführungsform der Vorrichtung zeigt, die mit einem Dicken-Überwachungsgerät vorgesehen ist;
21 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Hauptteils, der eine Ausführungsform der Vorrichtung zeigt, die mit einem anderen Dicken-Überwachungsgerät vorgesehen ist;
22 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Hauptteils, der eine Ausführungsform der Vorrichtung zeigt, die mit einem weiteren anderen Dicken-Überwachungsgerät vorgesehen ist;
23 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Hauptteils, der eine Ausführungsform der Vorrichtung zeigt, die mit einem weiteren anderen Dicken-Überwachungsgerät vorgesehen ist;
24 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Hauptteils, der eine Ausführungsform der Vorrichtung zeigt, die mit einem weiteren anderen Dicken-Überwachungsgerät vorgesehen ist;
25 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Hauptteils, der eine Ausführungsform der Vorrichtung zeigt, die mit einem weiteren anderen Dicken-Überwachungsgerät vorgesehen ist;
26 ist ein Graph, der eine Variation eines Sekundärelektronensignals in Abhängigkeit von der Zeit darstellt; und
27 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Hauptteils, der eine Ausführungsform der Vorrichtung zeigt, die mit einem weiteren anderen Dicken-Überwachungsgerät vorgesehen ist.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Zuallererst wird ein Prinzip der Beobachtung von Positionsmarkierungen gemäß der vorliegenden Erfindung im Detail mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Wie in 4 gezeigt, wird, während die Dicke des Dünnfilmteils 3 noch ausreichend größer ist als die vorbestimmte Zieldicke, die Beobachtungsfläche 4 so eingestellt, dass das Dünnfilmteil 3 im Zentrum davon, wie in dem Verfahren gemäß dem Stand der Technik, beobachtet wird. Dann wird die Abtragsfläche 5 eingestellt und das Abtragen wird ausgeführt. Wenn jedoch die Beobachtungsfläche, wie in 4 gezeigt, eingestellt wird, wenn das Abtragen weiter fortgeschritten ist und das Dünnfilmteil 3 ausreichend gedünnt ist, wird der obere Abschnitt des Dünnfilmteils 3 abgetragen.
Deshalb ist die vorliegende Erfindung dazu angepasst, wie in 5a gezeigt, die Beobachtungsfläche 4 und die Abtragsfläche 5 so zu positionieren, dass das linksseitige Ende der Abtragsfläche 5 mit dem linksseitigen Ende der Beobachtungsfläche 4 ausgerichtet ist oder die Position der Beobachtungsfläche 4 durch Verschieben des linksseitigen Endes davon in einer Richtung, die entgegengesetzt zu der Abtragsoberfläche, wie in 5b gezeigt, bestimmt wird, zum Beobachten der Markierung 6 auf dem Rasterionenmikroskop-Bild, um die positionelle Drift des Strahls während des Abtrags zu messen, z. B. die rechte Seite des Dünnfilmteils 3. Beim Abtragen der linken Seite des Dünnfilmteils werden die relativen Positionen umgekehrt und deshalb wird die Position der Beobachtungsfläche 4 durch Ausrichten der rechtsseitigen Enden der Beobachtungsfläche 4 mit dem rechtsseitigen Ende der Abtragsfläche 5 bestimmt oder durch Verschieben der Beobachtungsfläche 4 von dem rechtsseitigen Ende der Abtragsfläche 5. In diesem Fall ist das Positionieren der Beobachtungsfläche 4 an der Seite, wo der Dünnfilmteil 3 abgetragen wird, ein wichtiger Punkt und die Beobachtungsfläche 4 sollte nicht in Richtung auf den Dünnfilmteil 3 von einer Position vorstehen, wo sie in Kontakt mit der abgetragenen Oberfläche des Dünnfilmteils 3 in der Abtragsfläche 5 gehalten wird. In 5a werden die linksseitigen Enden der Abtragsfläche 5 und der Beobachtungsfläche 4 ausgerichtet.
Das Rasterionenmikroskop-Bild, das im Anfangsstadium des Abtragens eines Dünnfilmteils beobachtet wird, wird in 6 gezeigt. Die Markierungen 6 werden vorher unter Verwendung des fokussierten Ionenstrahls an den Positionen, die in dieser Beobachtungsfläche 4 enthalten sind, vorgesehen. Es ist wichtig, diese Markierungen 6 so vorzusehen, dass sie nicht außerhalb der Beobachtungsfläche 4 kommen und immer innerhalb der Beobachtungsfläche 4 angeordnet sind und außerhalb der Fläche des Dünnfilmteils 3 angeordnet sind. Im Allgemeinen ist die Breite des Kreuzes dieser Markierung 6 vorzugsweise ungefähr 0,1 μm.
Ein Beispiel des Rasterionenmikroskop-Bildes, das während eines fortgeschritteneren Stadiums des Abtragens beobachtet wird, ist in 7 gezeigt. Die Ausdrücke dx = x₂ – x₁ und dy = y₂ – y₁, die durch die Positionen x₁ und y₁ der Markierung 6 von den Referenzachsen x und y, die in 6 gezeigt werden, abgeleitet sind, und die Positionen x₂ und y₂, die in 7 gezeigt werden, stellen die positionelle Drift des Strahls dar. Die Position des Strahls wird so weit wie dx und dy durch Beugen des Strahls verschoben. Eine bevorzugte Beobachtungsfrequenz ist eins bis fünf Minuten, abhängig von der Stabilität des Strahls.
Die erwarteten Aufgaben der vorliegenden Erfindung können mit der obigen Konfiguration erreicht werden. Mit anderen Worten kann der Dünnfilmteil genau abgetragen werden durch Vermeiden der Bestrahlung des fokussierten Ionenstrahls auf den Dünnfilmteil, selbst mit der positionellen Drift des fokussierten Ionenstrahls, während des Beobachtens der Markierung, die auf dem Prüfling als SIM- Bild bereit gestellt wird. Darüber hinaus kann eine geeignete Eingabemenge des Abtrags mit einer kostengünstigen Vorrichtung unter Verwendung eines Lichtes als ein Mittel zur Überwachung der Dicke des Dünnfilmteils während des Abtragens eingestellt werden. Zusätzlich kann, da die Dickenverteilung des Dünnfilmteils, das mit dem Licht- oder mit dem Elektronenstrahl abgetragen wird, gemessen werden und deshalb kann der TEM-Prüfling auf eine geeignete Dicke innerhalb einer kurzen Zeit mit einem hohen Prozentsatz des Erfolgs endbearbeitet werden und die Effizienz der TEM-Beobachtung kann stark angehoben werden.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unten basierend auf den oben beschriebenen Prinzipien beschrieben.
Ein Beispiel für das Prüflingsherstellungsverfahren durch Ionenstrahlabtrag gemäß der vorliegenden Erfindung wird im Detail zusammen mit dem Durchführen des Abtragens eines Werkstücks beschrieben, das die Verfahren zum Beobachten der Markierung zum Messen der positionellen Drift des Ionenstrahls und eine Kompensation der positionellen Drift des Strahls mit Bezugnahme auf die 5 bis 7 einschließt.
In 5 wird der vorstehende Teil 1 des Prüflings 42 grob abgetragen, so dass der Dünnfilmteil 3, der auf dem vorspringenden Teil 1 des Prüflings gebildet werden soll, eine Dicke von ungefähr 2 μm aufweist, was ausreichend größer ist als die endbearbeitete Dicke von 100 bis 200 nm. Vor dem Beenden des Abtragens wird das SIM-Bild der Beobachtungsfläche, die in 5 gezeigt wird, so eingestellt, dass das linke Ende des SIM-Bildes mit dem Ziel der endbearbeiteten Oberfläche des Dünnfilmteils 3 ausgerichtet ist. Auf dem SIM-Bild, das in 6 gezeigt wird, wird ein Abstand x₀ zwischen dem linken Ende des Bildes (d. h. die endbearbeitete Oberfläche) und der Markierung 6 in der x-Richtung im voraus gemessen. Gleichzeitig werden die Abstände x₁ und y₁ zwischen der Mittellinie des Bildes und der Markierung im voraus für jede Markierung gemessen.
Eine Abtragsfläche, für welche die Eingabegröße auf ungefähr 1 μm vorbestimmt ist, wird auf dem SIM-Bild, das in 6 gezeigt ist, eingestellt und das Abtragen wird ausgeführt. Wenn das Abtragen beendet ist, wird das SIM-Bild wieder beobachtet. In dem Fall, wenn die Position der Markierung 6 bei x₂ und y₂ (vorgesehen ist x₂ ≠ x₁ und y₂ ≠ y₁), wie in 7 gezeigt, dargestellt wird, erscheint die positionelle Drift des Strahls bei x₂ – x₁ und y₂ – y₁ und deshalb wird die Beobachtungsfläche 4 um so viel wie x₂ – x₁ in den x- bzw. y-Richtungen parallel versetzt. Somit ist das linksseitige Ende des Bildes mit der endbearbeiteten Zieloberfläche ausgerichtet. Es wird wieder geprüft, dass der Abstand zwischen der endbearbeiteten Oberfläche und der Markierung x₀ ist.
Weiterhin wird die Eingabegröße auf 0,5 μm gesetzt. Mit anderen Worten ist die Dicke des verbleibenden Films 2 μm – 1 μm – 0,5 μm = 0,5 μm. Dann wird das Abtragen ausgeführt. Die Eingabegröße wird graduell reduziert, um die endbearbeitete Zieloberfläche durch Wiederholen dieses Bearbeitungsprozesses zu reduzieren. Somit ist die Gefahr des Abtragens des Dünnfilmteils 3 durch Einstellen der Beobachtungsfläche 4 eliminiert, so dass die Fläche 4 den Dünnfilmteil 3 nicht bedeckt und ein hoch präzises Abtragen kann durch Messen einer Abweichung der Markierung während des Abtragens durchgeführt werden, während die positionelle Drift des Strahls kompensiert wird.
Ein Verfahren zum Überwachen der Dicke und weiterhin der Dickeverteilung des Dünnfilmteils 3 wird mit Bezug auf die 1 und 8 bis 19 beschrieben.
1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer Optik zum Messen einer Dicke eines Dünnfilmteils 3, das mit dem fokussierten Ionenstrahl 2 abgetragen wird. Ein Messlicht 7 wird auf die abgetragene Oberfläche zum Messen der Dicke des Dünnfilmteils 3 des Prüflings 42 wie gezeigt gestrahlt und ein Licht 8 von der Oberfläche des Dünnfilmteils 3 reflektiert und ein Licht 9, das von der gegenüber liegenden Oberseite reflektiert wird, verursacht die Interferenz und die Dicke des Dünnfilmteils wird durch Beobachten der Änderungen der Interferenz, die während des Abtragens auftreten, werden durch ein Interferometer 11 gemessen.
8 zeigt ebenfalls eine schematische Querschnittsansicht der Optiken zum Messen der Dicke des Dünnfilmteils 3, der mit dem fokussierten Ionenstrahl 2 abgetragen wird. Das Messlicht 7 wird durch den Dünnfilmteil 3 transmittiert wie gezeigt und mit einem Referenzlicht 10 zur Interferenz gebracht, das nicht mit dem Dünnfilmteil transmittiert ist und die Dicke wird durch Erfassen einer Phasenabweichung des Messlichtes aufgrund des Dünnfilmteils 3 gemessen. In den 1 und 8 wird das Messlicht 7 benötigt, um durch den Dünnfilmteil zu transmittieren und deshalb wird ein Infrarotstrahl bevorzugt, wenn der Prüfling aus Silizium hergestellt ist.
9 zeigt ebenfalls eine schematische Querschnittsansicht der Optiken zum Messen der Dicke des Dünnfilmteils, der mit dem fokussierten Ionenstrahl 2 abgetragen wird. Das Messlicht 7, das eine Wellenlänge aufweist, welche durch das Dünnfilmteil 3 absorbiert ist, wird auf den Dünnfilmteil 3 wie gezeigt angewendet und die Dicke wird durch Messen der Intensität des Lichts, welches durch den Dünnfilmteil transmittiert wird, mit einem Messinstrument 12, wie einem Fotovervielfacher, gemessen. In diesem Fall ist eine kürzere Wellenlänge besser und die Wellenlänge sollte in Übereinstimmung mit der Art des Materials des Prüflings bestimmt werden.
Die Seitenwand des Dünnfilmteils 3 tendiert dazu, wie in 10 gezeigt, sich zu neigen. Dieser Neigungswinkel erscheint als ein Nachlauf einer Stromverteilung des Ionenstrahls, wie unten beschrieben, und es ist wichtig für ein hoch präzises Abtragen, diesen Nachlauf und den Neigungswinkel der Seitenwand des Dünnfilmteils 3 zu verstehen. Eine Position eines reflektierten Lichts 8 und eines Winkels der Seitenwand des Dünnfilmteils 3 kann unter Verwendung eines Laserstrahls als fokussiertes Messlicht und durch Erfassen des Laserstrahls 8, der von der Seitenwand des Dünnfilmteils 3 reflektiert wird, mit einem Matrix-Detektor 12 erhalten werden.
11 zeigt ein Verfahren, ähnlich demjenigen, das in 10 gezeigt wird, und dieses Verfahren beabsichtigt, eine Intensitätsverteilung des Messlichts 7 als einen schlitzförmigen Strahl durch den Matrix-Detektor 12 zu messen und die Dickeverteilung des Dünnfilmteils 3, d. h. ein extensiv gedünntes Oberteil davon in den meisten Fällen, zu erfassen.
In 9 kann der fokussierte Laserstrahl als das Messlicht 7 verwendet werden und ein Transmissionsbild des Rasterelektronenstrahls kann durch Abtasten des Laserstrahls in dem Gebiet des Dünnfilmteils 3 erhalten werden.
12 zeigt ein Beispiel des Messens der Dicke des Dünnfilmteils 3 durch Erfassen eines Transmissionselektronenstrahls, der durch Aufprallen des Elektronenstrahls 14 von einer fokussierenden Elektronenkanone 13 auf den Dünnfilmteil 3 durch einen Elektronenstrahldetektor 16, wie einen Faraday-Käfig oder einen Szintillator, erhalten werden. Eine geeignete Transmissionslichtintensität kann durch Anpassen der Energie des Elektronenstrahls 14 erhalten werden. In einem Fall, in dem der Dünnfilmteil 3 eine Mehrzahl von Materialien, die im Wesentlichen unterschiedliche Transmissionseigenschaften gegenüber dem Elektronenstrahl 14 aufweisen, umfasst, ist nur eine Messung mit einer mittleren Transmissionsintensität des Elektronenstrahls durch den Dünnfilmteil ausreichend, um die Dicke zu prüfen. Deshalb kann die Dickenverteilung durch Anpassen des Abtastens des Elektronenstrahls 14 gemessen werden. Es gibt einen Effekt, dass das TEM-Bild während des Abtragens mit dem fokussierten Ionenstrahl unter Verwendung der gleichen Konstruktion wie dem Transmissionselektronenmikroskop gemessen werden kann.
Wie in den 13 bis 15 gezeigt, wird ein Impulslaserstrahl 15 auf den Dünnfilmteil 3 gestrahlt, um ihn zu erwärmen und eine Verschiebung 6 aufgrund der thermischen Ausdehnung, wie in 14 oder 15 gezeigt, zu verursachen, und diese Verschiebung 6 ist eine Funktion der Dicke. Die Dicke kann von der Verschiebung durch Vorausberechnen der Dicke und der Verschiebung der Materialien, der Form des Dünnfilmteils und einem Absorptionskoeffizienten des Laserstrahls oder durch Bestätigen der Werte durch ein Experiment berechnet werden. Zum Messen der Verschiebung 6 wird das Messlicht 7 an der Oberfläche des Dünnfilmteils 3 reflektiert und interferiert mit dem reflektierten Referenzlicht (nicht gezeigt), das von dem anderen feststehenden Abschnitt reflektiert wird.
Wie in 16 gezeigt, weist die Stromdichteverteilung einen Nachlauf, wie eine Kurve 50, gezeigt in 16, zeigt (a) beim Abtragen durch einen fokussierten Ionenstrahl auf und deshalb kann die abgetragene Oberfläche des Werkstücks um mehrere Grade aufgrund des Effektes des Nachlaufs, wie er mit 51 in 16(b) gezeigt wird, geneigt sein, selbst wenn der Laserstrahl 2 gedrosselt ist. Wenn z. B. angenommen wird, dass der Neigungswinkel 2° ist und die Höhe des Dünnfilmteils 3 6 μm ist, wird ein Unterschied der Dicke von ungefähr 6 μm × tan 2° × 2 = 0,4 μm zwischen dem oberen Teil und dem unteren Teil des Dünnfilmteils 3 gefunden. Ein TEM-Prüfling mit einer gleichförmigen Dicke kann nicht hergestellt werden und deshalb sollte ein Prüfling, wie er in 17 gezeigt wird, vorher durch θ = 2° geneigt werden, bevor er in dem obigen Beispiel abgetragen wird. Es gibt jedoch ein Problem in diesem Fall, dass, wenn das Messlicht 7 horizontal auftrifft, das reflektierte Licht um 2θ geneigt wird und das reflektierte Licht erreicht nicht das Interferometer für das reflektierte Licht, das an einer Position weg von dem Prüfling fixiert ist. In einem Fall, dass das Transmissionslicht verwendet wird, gibt es das Problem, dass die Länge des Lichtpfades, der durch den Dünnfilmteil 3 hindurchgeht, auf eine Länge von 1/cos θ verlängert wird. Selbst wenn der Prüfling nicht geneigt wird, ist es schwierig, das Messlicht 7 mit dem Dünnfilmteil 3 auf ungefähr 10 μm in der Dicke auszurichten.
Wie in 18 gezeigt, wird deshalb empfohlen, ein Linsenteil 52 zum Abstrahlen des Messlichtes und ein Lichtempfangsteil 53 des Interferometers anzubringen für das Transmissionslicht des Prüflingsgestells 39 und eine optische Faser 54 und ein Ausgangskabel daran zu verbinden. Das Messlichtbestrahlungsteil 52 und das Lichtempfangsteil 53 können vorher in den Positionen positioniert werden, wo der Dünnfilmteil zum Bearbeiten erwartet wird, um in der Atmosphäre geformt zu werden. Andererseits kann es angepasst werden, um endgültig die Position des Prüflings fein auszurichten, sogar nachdem der Prüfling in der Prüflingsvakuumkammer eingesetzt worden ist. In 18 werden ein Lichtbestrahlungsteil 52 und ein Lichtempfangsteil 53, die entsprechend in rechts- und linksseitige Teile geteilt sind, gezeigt. Diese Teile können auf der gleichen Seite für den Reflektionslichtdetektor angeordnet sein.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen wird ein Beispiel einer Konfiguration gezeigt, in welcher der fokussierte Ionenstrahl 2 im Wesentlichen parallel zu der Oberfläche des Dünnfilmteils 3 angebracht ist. Wie in 19 gezeigt, ist auch ein Verfahren zum normalen Bestrahlen des fokussierten Ionenstrahls 2 auf den Dünnfilmteil 3 verfügbar. In diesem Fall werden das Messlichtbestrahlungsteil 52 und das reflektierte Lichtempfangsteil 53 mit den Vorderseiten nach oben installiert. Auf diese Weise kann die Dicke des Dünnfilmteils 3 während des Abtastens überwacht werden.
In 19 wird ein reaktives Gas von einer Gasdüse 65 auf die abgetragene Oberseite geblasen, um ein durch einen fokussierten Ionenstrahl unterstütztes Ätzen durchzuführen. Da ein Ion, das eine Energie von ungefähr 30 kV aufweist, auf die abgetragene Oberseite beim Abtragen mit dem Ionenstrahl auftrifft, wird die abgetragene Oberfläche aufgrund des Ionenaufpralls beschädigt. Bei dem mit fokussiertem Ionenstrahl unterstützten Ätzen werden ungefähr 9/10 von dem Material, das abgetragen werden soll, durch chemische Reaktion mit dem reaktiven Gas entfernt und deshalb ist die Ionendosis pro abgetragenem Volumen geringer als beim Abtragen nur mit einem Ionenstrahl. Mit anderen Worten ist die Beschädigung aufgrund des Ionenaufpralls vermindert.
Geeignete reaktive Gase für die Prüflinge, wie Si, SiO₂ und SiN, schließen z. B. ein die Gase einschließlich Fluoride, wie XeF₂, SF₆ und CF₄, oder Gasmischungen und solche mit Aluminiumlegierungen, die Gase enthalten, welche Chloride, wie Cl₂, SiCl₄ und BCl₃, oder Gasmischungen einschließen . Wenn ein Prüfling unterschiedliche Materialien aufweist, sind Halogengasmischungen, welche die obigen Gase enthalten, geeignet.
Es ist naheliegend, dass ein durch einen fokussierten Ionenstrahl unterstütztes Ätzen nicht nur beim normalen Aufprallen des Ionenstrahls auf die abgetragene Oberfläche, wie in 19 gezeigt, sondern auch bei einem schrägen oder horizontalen Aufprallen des Ionenstrahls, wie es in 17 gezeigt wird, gleich wirkungsvoll ist.
Das Folgende beschreibt die Prüflingsherstellungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, welche durch das Anwenden des Verfahrens zum Beobachten der Markierung zum Messen der positionellen Drift des Ionenstrahls, einer Kompensation der positionellen Drift des Strahls, der Dickenüberwachung zum Gebrauch beim Abtragen und dem Verfahren zum Überwachen des Neigungswinkels der abgetragenen Oberfläche in der fokussierten Ionenstrahlabtragsmaschine hergestellt wird.
20 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Hauptteils einer Vorrichtung, die durch Anbringen des Interferometers für das reflektierte Licht, das in Fig. gezeigt wird, an die fokussierte Ionenstrahl abtragende Maschine hergestellt wird.
Das Hauptteil der mit einem fokussierten Ionenstrahl abtragenden Maschine wird unten beschrieben. In 20 bezeichnet das Bezugszeichen 21 eine Ionenstrahloptik, welche eine Flüssigmetall-Ionenquelle 22, einen Extraktor 23, eine definierende Apertur 24, eine elektrostatische Linse 26, die einen Ionenstrahl 25, der durch die definierende Apertur 24 hindurchgeht, fokussiert, eine Austastelektrode 28, die mit einer Austastleistungsversorgung verbunden ist, eine Austastapertur 29 und einen Deflektor 31, der mit einem Ablenkungssteuergerät 30 verbunden ist.
Diese Ionenstrahloptik 21 ist in einer Vakuumkammer für die Optik 38 untergebracht, wodurch der fokussierte Ionenstrahl 2, der durch die Ionenstrahloptik 21 fokussiert und ablenkend gesteuert ist, auf dem Prüfling 42 geführt wird. Der Prüfling 42 wird auf Gestellen 39a und 39b, die drehbar um die X- und Y-Achsen als Zentren angeordnet sind und parallel zu den X- und Y-Achsen bewegbar angeordnet sind, eingestellt. Das Gestell 39 ist in einer Vakuumkammer für den Prüfling 40 untergebracht und die Vakuumkammern 38 und 40 werden bei einem ausreichenden Vakuumpegel durch ein Vakuumpumpsystem evakuiert.
32 ist eine Leistungssteuerungsversorgung, welche die Ionenquelle 22, den Extraktor 23 und die elektrostatische Linse 26 steuert. Das Bezugszeichen 33 ist ein Computer, der als Steuergerät dient, das mit dem Ablenkungssteuergerät 30, der Austastungsleistungsversorgung 27 und der gesteuerten Leistungsversorgung 32 verbunden ist.
Bezugszeichen 37 ist ein Bildüberwachungsgerät. Ein Rasterionenbild wird durch eine Mikrokanalplatte (MCP) 35, welche Sekundärelektronen oder sekundär geladene Teilchen, wie Sekundärionen, detektiert, angezeigt, welche von dem Prüfling 42 nach Bestrahlung des fokussierten Ionenstrahls 2 darauf emittiert werden, eine Anode 36 zum Erfassen eines Erfassungssignals von der MCP und ein Bildmonitor 37 [Rasterionenmikroskop-Bild-(SIM-Bild)-Monitor], der mit der Anode 36 und dem Ablenkungssteuerungsgerät 30 verbunden ist.
Das Folgende beschreibt eine Konstruktion eines Dicken-Monitors, der in Verbindung mit dem Interferometer für das reflektierte Licht arbeitet. Bezugszeichen 61 ist eine kohärente Lichtquelle eines Lasers, durch welche ein Strahl, der eine Wellenlänge aufweist, die teilweise durch den Dünnfilmteil 3 des Prüflings 42 strahlt, erzeugt wird. Ein Laserstrahl, der durch diese kohärente Lichtquelle gene riert ist, wird durch ein Strahlaufweitungsgerät 68 aufgeweitet und durch die Fokussierungslinse 71 auf den Dünnfilmteil 3 des Prüflings 42 durch einen Strahlteiler 69 und ein Fensterglas (das mit einem reflektionsverhindernden Film beschichtet ist) der Vakuumkammer 40 fokussiert. Ein Licht, das auf der Oberfläche des Dünnfilmteils 3 reflektiert wird, und ein Licht, das durch den Dünnfilmteil 3 hindurchgeht und auf der gegenüber liegenden Oberfläche des Dünnfilmteils 3 reflektiert wird, werden durch den Strahlteiler 69 zur Interferenzbildung reflektiert und durch die Fokussierungslinsen 72 fokussiert und dieses Interferenz bildende Licht wird durch das Interferometer 11, welche Fotodetektoren, wie Fotodioden, anwendet, erfasst.
Ein Betriebsmechanismus dieser Vorrichtung wird unten beschrieben. In dem Hauptteil der mit fokussiertem Ionenstrahl abtragenden Maschine wird ein Abtragen ausgeführt, während die positionelle Drift des Strahls kompensiert wird, und die spezifizierten relativen Positionen der Abtragsfläche mit dem fokussierten Ionenstrahl und der Beobachtungsfläche eingehalten werden gemäß dem gleichen Betriebsverfahren, das in der ersten Ausführungsform unter Verwendung der Ionenstrahloptik 21, dem X/Y-Gestell 39, dem Bildmonitor zum Beobachten des Bildes 37 und den Steuerungsgeräten beschrieben wird. Andererseits überwacht der Dicken-Monitor die Dicke des Dünnfilmteils während des Abtrags und rückkoppelt die Dicken-Information zu dem Steuergerät für das fokussierte Ionenstrahlabtragen und so wird ein genaues Abtragen ausgeführt, bis die Dicke des Dünnfilmteils 3 des Prüflings die vorgegebene Zieldicke erreicht.
Die obige Konfiguration der Vorrichtung ermöglicht ein Erleichtern des Abtragens des Prüflings für TEM-Beobachtung für z. B. eine extrem dünne und gleichmäßige Dicke in der Größenordnung von 100 bis 200 nm.
21 ist eine schematische Querschnittsansicht des Hauptteils der Vorrichtung, die durch Anbringen des Interferometers für das Transmissionslicht, das in 8 gezeigt wird, an die mit fokussiertem Ionenstrahl abtragende Maschine, aufgebaut wird.
Diese Ausführungsform hat die grundlegend gleiche Konstruktion der Optik zum Fokussieren des Ionenstrahls und den Bildmonitor zum Beobachten des Bildes wie in der dritten Ausführungsform, gezeigt in 20, und deshalb wird die Beschreibung dieser Teile in der nachfolgenden Erläuterung weggelassen und es wird im Wesentlichen der Dicken-Monitor zum Messen der Dicke des Dünnfilmteils 3, das zu bearbeiten ist, beschrieben.
Wie gezeigt, wird eine Optik konstruiert, die eine fokussierende Linse 71 und andere Teile umfasst, so dass der Strahl von der kohärenten Lichtquelle 61 durch den Strahlaufweiter 68 aufgeweitet wird und in einen P-polarisierten Strahl 75 und einen S-polarisierten Strahl 76 durch die Savart-Platte (ein doppelt brechendes Prisma) 73 durch eine konvexe Linse geteilt wird, wobei der P-polarisierte Strahl durch den Dünnfilmteil 3 des Prüflings 42 hindurchgeht und der S-polarisierte Strahl 76 nicht durch das Dünnfilmteil 3 hindurchgeht. Diese Strahlen werden polarisiert in Interferenz zueinander durch eine Polarisationsplatte 74, die so vorgesehen ist, dass die Strahlen wieder kombiniert werden in einen Strahl durch die Savart-Platte 73, durch die Linse 71 und das Fensterglas 70 und bei den Polarisationswinkeln von 45° in Bezug auf den Polarisationswinkel beider Strahlen angeordnet werden, und dieser Interferenzstrahl wird durch Interferometer 11 detektiert.
20 zeigt die dritte Ausführungsform, obgleich eine bevorzugte Interferenz nicht erhalten wird, außer wenn die Reflektivität und die Transmissionsfähigkeit des Dünnfilmteils geeignet vorgesehen werden, kann diese Ausführungsform einen Effekt vorsehen, dass derartige bevorzugte Interferenzen leicht erhalten werden können, selbst wenn die Reflektivität niedrig ist.
22 zeigt eine schematische Querschnittsansicht des Hauptteils der Vorrichtung, die durch Anbringen des Fotodetektors für das Transmissionslicht, das in 9 gezeigt wird, an die mit fokussiertem Ionenstrahl arbeitende Maschine angebracht ist.
Diese Ausführungsform weist grundlegend die gleiche Konstruktion für die Optik für das Fokussieren des Ionenstrahls und den Bildmonitor zum Beobachten des Bildes wie in der dritten Ausführungsform, wie in 20 gezeigt, auf und deshalb wird die Beschreibung dieser Teile in der folgenden Erläuterung weggelassen und der Dicken-Monitor zum Messen der Dicke des Dünnfilmteils 3, das abgetragen wird, ist hauptsächlich beschrieben.
Wie gezeigt, ist diese Ausführungsform der Dicken-Überwachungsoptik angepasst, um den Strahl von der kohärenten Lichtquelle 61 herzustellen (eine Laserstrahlquelle kann auch verwendet werden), welche ein Licht, das durch den Dünnfilmteil des Prüflings transmittiert wird, erzeugt, welches durch das Dünnfilmteil 3 des Prüflings 42, durch die Kollimatoroptik 77, das Glasfenster 70 und die Fokussierlinse 71 hindurchgeht und den Grad der Absorption des Lichts des Dünnfilmteils durch den Fotodetektor 12 erfasst.
Obwohl es notwendig ist, einen Strahlteiler in 20 vorzusehen, ist dieser Strahlteiler nicht in dieser Ausführungsform erforderlich und deshalb ist sie vorteilhaft insofern, als die Vorrichtung kostengünstig ist und die Ausrichtung der Vorrichtung leicht ist.
23 zeigt eine schematische Querschnittsansicht des Hauptteils der Vorrichtung, die durch Anbringen des Fotodetektors für die Transmission des schlitzförmigen Strahls, der in 11 gezeigt wird, an die mit fokussiertem Ionenstrahl abtragende Maschine.
Dieses Beispiel hat auch die grundlegend gleiche Konstruktion der Optik zum Fokussieren des Ionenstrahls und den Bildmonitor zum Beobachten des Bildes wie in der dritten Ausführungsform, die in 20 gezeigt ist, und deshalb wird eine Beschreibung dieser Teile in der folgenden Erläuterung weggelassen und der Dicken-Monitor zum Messen der Dicke des Dünnfilmteils 3, das abgetragen wird, ist im Wesentlichen beschrieben.
Wie gezeigt, ist diese Ausführungsform der Dicken-Überwachungsoptik angepasst, um den Strahl von der Lichtquelle 61 als einen schlitzförmigen Strahl herzustellen, der durch den Dünnfilmteil 3 des Prüflings 42, durch die Kollimatoroptik 77, das Glasfenster 70 und die zylindrische Linse 78 hindurchgeht und diesen schlitzförmigen Strahl auf den Fotodetektor 12 fokussiert, der die Fotodiodenmatrix (z. B. einen CCD-Sensor) aufweist und durch zwei zylindrische Linsen 78 und die Verteilung der Lichtabsorption des Dünnfilmteils misst (eine Verteilung entlang der Längsrichtung des schlitzförmigen Strahls).
Obgleich es schwierig ist, die Dickenverteilung des Dünnfilmteils (z. B. dünn im oberen Teil und dick im unteren Teil) in den 20 bis 22 zu erhalten, ermöglicht diese Ausführungsform, die Dicke in der vertikalen Richtung des Dünnfilmteils zu prüfen und deshalb kann, wenn die Dickenverteilung nicht zufriedenstellend ist, eine Ausrichtung leicht durch Ausrichten des Strahlwinkels des Ionenstrahls erfolgen.
24 zeigt eine schematische Querschnittsansicht des Hauptteils der Vorrichtung, die durch Anbringen eines Gerätes zum präzisen Messen der Verformung oder der thermischen Ausdehnung des Dünnfilmteils 3 aufgebaut ist, wenn ein intensitätsmodulierter Laserstrahl, der in 14 und 15 gezeigt wird, unter Verwendung der Interferenz des Laserstrahls auf die mit fokussiertem Ionenstrahl abtragende Maschine gestrahlt wird.
Diese Ausführungsform hat die grundlegend gleiche Konstruktion der Optik zum Fokussieren des Ionenstrahls und des Bildmonitors zum Beobachten des Bildes wie in der dritten Ausführungsform, die in 20 gezeigt ist, und deshalb wird die Beschreibung dieser Teile in der nachfolgenden Erläuterung weggelassen und der Dicken-Monitor zum Messen der Dicke des Dünnfilmteils 3, das abgetragen wird, ist im Wesentlichen beschrieben.
Wie gezeigt, wird diese Ausführungsform der Dicken-Überwachungsoptik angepasst, um den Strahl, wie einen Laserstrahl, der von der Lichtquelle 61a emittiert wird, durch den Strahlaufweiter 68 aufzuweiten, nachdem die Intensität des Strahls mit einer spezifizierten Frequenz durch einen Chopper 79, wie einem akustisch-optischen Modulator, moduliert worden ist, wobei der Strahl durch die fokussierende Linse 71 fokussiert wird und auf den Dünnfilmteil 3 des Prüflings 42 durch einen dichroitischen Spiegel 80 und das Glasfenster 70 bestrahlt wird. An dem Dünnfilmteil wird eine zyklische Verschiebung aufgrund der thermischen Ausdehnung, die mit der obigen Intensitätsmodulationsfrequenz synchronisiert ist, verursacht.
Andererseits wird der Strahl, wie ein Laserstrahl, der von der kohärenten Lichtquelle 61b emittiert wird, aufgeweitet durch den Strahlaufweiter 68 und in zwei Strahlen durch den Strahlteiler 69 geteilt und einer dieser Strahlen wird an dem dichroitischen Spiegel 80 reflektiert und fokussiert und durch die fokussierende Linse 71 auf die gleiche Position wie das fokussierende Teil des obigen intensitätsmodulierten Lichts auf den Dünnfilmteil 3 des Prüflings 42 durch das Glasfenster 70 gestrahlt. Das reflektierte Licht und das Referenzlicht, die durch den obigen Strahlteiler 69 getrennt werden und durch einen Referenzspiegel 83 reflektiert werden, werden zur Interferenz miteinander gebracht und das Interferenzlicht wird durch die fokussierende Linse 71 fokussiert und durch das Interferometer 12 unter Verwendung des Fotodetektors, wie einer Fotodiode, erfasst. Das Erfassungssignal wird an einen synchronen Demodulationsschaltkreis, wie einen Lock-in-Verstärker 81 gesendet und die Amplitude und Phase einer thermi schen Ausdehnungskomponente werden mit dem intensitätsmodulierten Signal als Referenzsignal extrahiert.
Diese Ausführungsform sieht einen Effekt vor, dass, obgleich das Licht, das durch den Dünnfilmteil durchgeht, nicht verwendet wird, wie in den 20 und 22 gezeigt, die Verschiebung aufgrund der thermischen Ausdehnung, die von der Absorption des Lichts resultiert, erhalten werden kann, selbst wenn die Transmissionsfähigkeit des Lichts des Dünnfilmteils niedrig ist und die Transmission der Lichtintensität nicht ausreichend ist, und deshalb kann die Dicke des Dünnfilmteils erkannt werden.
25 zeigt eine schematische Querschnittsansicht des Hauptteils der Vorrichtung, die durch Anbringen einer Einrichtung zum Messen eines Transmissionselektronenstrahls, der in 12 gezeigt wird, an die mit fokussiertem Ionenstrahl abtragende Maschine aufgebaut ist.
Wie gezeigt, wird die Probenkammer 40 mit einer fokussierten Ionenstrahloptik 21, der Elektronenstrahlkanone 13, einem Sekundärelektronenstrahldetektor 56, einem Detektor 16 zum Erfassen des Elektronenstrahls, der durch den Prüfling hindurchgeht, und einem Gestell 39 bereit gestellt. Der Prüfling 42, der, wie in 3 gezeigt wird, zu bearbeiten ist, wird auf dem Gestell 39 eingesetzt. Der fokussierte Ionenstrahl 25 zum Abtragen des Prüflings 42 wird ablenkungs-gescannt durch Anwenden von Signalen von einem Ablenkungssteuergerät 30 zu dem Deflektor 31.
Der Elektronenstrahl 14 wird ablenkungs-gescannt durch Anwenden der Signale von einem Deflektionssteuergerät für den Elektronenstrahl 57 zu dem Deflektor 58.
Sekundärelektronen, die durch Bestrahlen des fokussierten Ionenstrahls 25 erhalten werden, und Sekundärelektronen, die durch Bestrahlen des Elektronenstrahls 14 erhalten werden, werden durch einen Sekundärelektronendetektor 56 erfasst und das Sekundärelektronenbild, das von der Bestrahlung des fokussierten Ionenstrahls 25 erhalten wird, wird zum Beobachten der Draufsicht des Prüflings 42 verwendet und das Sekundärelektronenbild, das von dem Bestrahlen des Elektronenstrahls 14 erhalten wird, wird zum Beobachten des Querschnitts des Dünnfilmteils des Prüflings verwendet.
Der Elektronenstrahl, der durch den Dünnfilmteil 3 des Prüflings 42 hindurchgegangen ist, wird durch den Elektronenstrahldetektor 16 erfasst und für ein Messen der Dicke oder der Dickenverteilung des Dünnfilms verwendet.
Der Ausgang des Sekundärelektronendetektors 56 und der Ausgang des Elektronenstrahldetektors 16 werden in einen Elektronenstrahlausgangsselektor 59 eingegeben. In diesem Selektor 59 wird ein Tiefpass-Filter und ein Hochpass-Filter, wie später beschrieben, bereit gestellt. Elektronenstrahlablenkungssignale und fokussierte Ionenstrahlablenkungssignale werden in einen Ablenkungssignalselektor 60 eingegeben.
Zum Beobachten des Rasterionenmikroskopbildes (SIM-Bildes) durch diese Selektoren 59 und 60 werden das Ionenstrahlablenkungssignal und die Sekundärelektronenerfassungsausgabe in den Bildmonitor 37 eingegeben.
Zum Beobachten des Rasterelektronenmikroskopbildes (SEM-Bild) werden das Elektronenstrahlablenkungssignal und die Sekundärelektronenablenkungsausgabe in den Bildmonitor 37 eingegeben.
Zum Beobachten der Intensitätsverteilung des transparenten Elektronenstrahls werden das Elektronenstrahlablenkungssignal und die Transmissionselektronenstrahl-Erfassungsausgabe in den Bildmonitor 37 eingegeben.
Der Detektor zum Erhalten des Rasterionenmikroskopbildes kann eine Mikrokanalplatte 35, wie sie in 20 gezeigt wird, sein. Obgleich eine Monitoreinheit 37 in 25 verwendet wird, um die Kosten der gesamten Vorrichtung zu reduzieren, muss die Konfiguration nicht darauf beschränkt werden und das Rasterionenmikroskopbild, das Rasterelektronenmikroskopbild und das Transmissionselektronenstrahlbild können an entsprechenden vorbestimmten Bildmonitoren durch Bereitstellen von zwei oder mehr Einheiten der Bildmonitore beobachtet werden.
Zwei Strahltypen, d. h. der fokussierte Ionenstrahl 25 und der Elektronenstrahl 14, können gleichzeitig oder getrennt zu unbegrenzten Zeiten eingesetzt werden. Durch simultanes Einsetzen dieser Strahlen können die Rasterelektronenmikroskopbilder (SEM-Bilder) der Querschnittsansichten der abgetragenen Oberfläche gleichzeitig beobachtet werden, während der Prüfling mit dem Ionenstrahl abgetragen wird.
In dem Fall, dass zwei Einheiten der Bildmonitore 37 vorgesehen sind, können das SEM-Bild und das SIM-Bild gleichzeitig beobachtet werden. Jedoch in dem Fall des simultanen Abtastens wird das Sekundärelektronensignal 66, das durch den Sekundärelektronendetektor 56 zu erfassen ist, erhalten mit dem Elektronenstrahl, das überlagert ist mit einem Sekundärelektronensignal 67, das mit dem fokussierten Ionenstrahl, wie er in 26(a) gezeigt wird, überlagert ist, und deshalb werden das SEM-Bild und das SIM-Bild unter Verwendung dieses Sekundärelektronensignals angezeigt, wobei das angezeigte Bild ein großes Rauschen einschließt.
Mit Bezug auf die Abtastgeschwindigkeit wird der fokussierte Ionenstrahl bei einer hohen Abtastgeschwindigkeit abgetastet, z. B. 1 ms für eine Oberseite, da die abgetragene Oberseite in dem fokussierten Ionenstrahlabtrag sanfter geglättet werden kann bei höherer Abtastgeschwindigkeit, während der Elektronenstrahl bei einer niedrigen Abtastgeschwindigkeit abtasten kann, z. B. bei ungefähr 1 s für eine Oberfläche. Wie in 26(b) gezeigt, umfasst deshalb das Signal 66, das mit dem Elektronenstrahl erhalten wird, eine niedrige Frequenzkomponente und das Signal 67, das mit dem fokussierten Ionenstrahl erhalten wird, umfasst hauptsächlich eine hochfrequente Komponente.
Um das SEM-Bild unter Verwendung eines Filters (nicht gezeigt), welches in dem Selektor 59 bereit gestellt wird, zu erhalten, werden Sekundärelektronensignale, die durch das Tiefpass-Filter hindurchgehen, verwendet und zum Erhalten des SIM-Bildes werden Sekundärelektronensignale, die durch das Hochpass-Filter hindurchgehen, verwendet. Somit können zufriedenstellende SEM- und SIM-Bilder erhalten werden.
Dieses Verfahren ist effektiv, um den Fortschritt des Abtrags genauer zu prüfen und eine zufriedenstellendere glättende Funktionsfähigkeit zu erhalten, weil der fokussierte Ionenstrahlabtrag ausgeführt werden kann, während das Querschnitts-SEM-Bild nicht nur beim Herstellen des Prüflings für eine TEM-Beobachtung, sondern auch beim Abtragen des Prüflings für eine SEM-Beobachtung des Querschnitts beobachtet werden kann.
27 zeigt einen schematischen Querschnitt eines Hauptteils der Vorrichtung, die durch Anbringen einer Einrichtung zum Erhalten eines Abtast-Transmissionslichtbildes aufgebaut ist durch insbesondere Abtasten eines fokussierten Messlichts in einem Verfahren zum Messen des Transmissionslichts, das in 9 gezeigt ist, an die mit fokussiertem Ionenstrahl abtragende Maschine.
Diese Ausführungsform hat auch die grundlegend gleiche Konstruktion der Optik zum Fokussieren des Ionenstrahls und den Bildmonitor zum Beobachten des Bildes, wie in der dritten Ausführungsform, die in 20 gezeigt ist, und deshalb wird die Beschreibung dieser Teile in der nachfolgenden Erläuterung weggelassen und der Dicken-Monitor zum Messen der Dicke des Dünnfilmteils, das abgetragen wird, wird hauptsächlich beschrieben.
Wie gezeigt, wird die Probenkammer 60 mit einer fokussierten Ionenstrahloptik 21, einer Laserstrahl-fokussierenden Optik 34 (einschließend eine Laserstrahlquelle 61 und das Galvanometer 63), der MCP 35 zum Erfassen der Sekundärionen, dem Detektor 12 zum Erfassen des Laserstrahls, der durch den Prüfling 42 hindurchgeht, und dem Gestell 39 bereit gestellt. Der Prüfling 42 wird auf dem Gestell 39 platziert.
Das Messlicht 14 des Laserstrahls wird ablenkungs-gescannt durch Anlegen von Signalen von dem Laserstrahl-Deflektionssteuergerät 62 an das Galvanometer 63. Der Laserstrahl, der durch den Dünnfilmteil 3 des Prüflings 42 hindurchgeht, wird durch den Lichtdetektor 12 erfasst. Die Ablenkung des Signals von dem Laserstrahlablenkungssteuerungsgerät 62 und das Transmissionslicht-Intensitätssignal von dem Lichtdetektor 12 werden in den Bildmonitor 37b eingegeben, wodurch das Abtast-Transmissionsbild angezeigt wird und die Dickenverteilung des Dünnfilmteils ermittelt werden kann. Andererseits wird das SIM-Bild auf dem Bildmonitor 37a in der gleichen Weise wie in 25 angezeigt und die Oberfläche des Prüflings kann beobachtet werden.
Die obige Konfiguration der Vorrichtung ermöglicht, das Transmissionslichtbild des abgetragenen Dünnfilmteils zu beobachten, während die Prüflingsoberfläche mit dem fokussierten Ionenstrahl abgetragen wird, um dadurch leicht die Dicke des Dünnfilmteils zu bestimmen.
Entsprechend den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die abgetragene Dickenverteilung (nur in der vertikalen Richtung in 23) des Dünnfilmteils sowohl in der vertikalen als auch in der horizontalen Richtung selbst während des Abtragens geprüft werden und die Strahlposition und der Winkel des Ionenstrahls können fein angepasst werden und deshalb kann ein einzigartiger Effekt erreicht werden, dessen hohe Effizienz des Präzisionsabtrags bei einem hohen Prozentsatz des Erfolgs erhalten wird.
Wie im Detail beschrieben, ermöglicht die vorliegende Erfindung, die beabsichtigten Aufgaben durchzuführen. Insbesondere kann das Dünnfilmteil vor einem Bestrahlen mit dem fokussierten Ionenstrahl während der Beobachtung der Markierungen geschützt werden, die auf dem Prüfling als ein SIM-Bild vorgesehen werden, und deshalb kann mit hoher Präzision abgetragen werden, auch wenn die positionelle Drift des fokussierten Ionenstrahls auftritt. Zusätzlich kann eine geeignete Eingabegröße selbst mit einer kostengünstigen Vorrichtung unter Verwendung eines Lichts als Mittel zum Überwachen der Dicke des Dünnfilmteils während des Abtrags eingestellt werden. Die vorliegende Erfindung sieht den Effekt vor, dass, weil die Dickenverteilung des abzutragenden Dünnfilmteils mit dem Licht oder dem Elektronenstrahl gemessen werden kann, der TEM-Prüfling auf eine geeignete Dicke innerhalb einer kurzen Zeitspanne bei einem hohen Prozentsatz des Erfolgs endbearbeitet werden kann und die Effizienz der TEM-Beobachtung kann deutlich angehoben werden.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Prüflings (42) zur Verwendung in einer Beobachtung durch ein Transmissionselektronenmikroskop, umfassend: einen Schritt des Abtragens eines Teils des Prüflings auf einen Dünnfilmteil (3) einer vorbestimmten Dicke, der durch ein Transmissionselektronenmikroskop beobachtet werden kann, durch Abtasten und Bestrahlen mit einem fokussierten Ionenstrahl (2) einer abzutragenden Fläche (5) auf dem Prüfling (42); einen Schritt der Beobachtung einer Markierung (6) zur Erfassung der Position, die auf dem Prüfling (42) als ein sekundär geladenes Partikelbild vorgesehen ist, durch Abtasten und Bestrahlen mit einem geladenen Partikelstrahl auf eine Beobachtungsfläche (4) auf dem Prüfling (42); und einen Schritt der Kompensation einer positionellen Abdrift des fokussierten Ionenstrahls (2) während des Schrittes des Abtragens entsprechend dem Ergebnis der Beobachtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierung (6) vorher auf dem Prüfling (42) bei einer Position, welche in die Beobachtungsfläche (4) eingeschlossen ist, vorgesehen ist, aber außerhalb der Fläche des Dünnfilmteils (3), und dass der Schritt des Beobachtens der Markierung (6) so durchgeführt wird, dass der geladene Partikelstrahl auf die Beobachtungsfläche (4) gestrahlt wird, um einen zusätzlichen Abtrag des Dünnfilmteils (3) durch Positionierung der Beobachtungsfläche (4) und auch der Abtragsfläche (5) zu verhindern, entweder so, dass eine Seite der Abtragsfläche (5) und eine Seite der Beobachtungsfläche (4) zueinander ausgerichtet sind und dass beide Seiten in Kontakt mit der Abtragsfläche des Dünnfilmteils (3) kom men, oder so, dass die Position der Beobachtungsfläche (4) durch ein Verschieben einer Seite der Beobachtungsfläche (4) in einer Richtung, entgegengesetzt zu dem Teil, das abzutragen ist, bestimmt wird, so dass die Beobachtungsfläche (4) nicht in Kontakt mit der abzutragenden Oberfläche des Dünnfilmteils (3) kommt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der geladene Partikelstrahl (2) der fokussierte Ionenstrahl ist, der für den Schritt des Abtragens zu verwenden ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Verfahren weiter einen Schritt zum Überwachen der Dicke eines Teils aufweist, der in einen Dünnfilmteil (3) durch Bestrahlung mit dem fokussierten Ionenstrahl (2) während des Abtragens des Prüflings abgetragen wird, um ein Abtragen des Abschnitts, der in einen Dünnfilmteil (3) auf eine vorbestimmte spezifizierte Dicke durch Überwachung der Dicke abzutragen ist, zu ermöglichen.
Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei das Überwachen der Dicke durch Erfassen des Interferenzlichtes (8, 9; 1, 10) durchgeführt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei das Überwachen der Dicke durch Erfassen einer Transmissionslicht-(7)-Intensität durchgeführt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei das Überwachen der Dicke durch Erfassen einer Transmissionsintensität eines schlitzförmigen Lichtes (7 in 11) durchgeführt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei das Überwachen der Dicke durch Erfassen eines Transmissionsbildes eines Abtastlaserstrahls (7 in 9) durchgeführt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei das Überwachen der Dicke durch Erfassen einer Transmissionsmenge eines Elektronenstrahls (14) durchgeführt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei das Überwachen der Dicke durch Erfassen eines Transmissionsbildes eines Abtastelektronenstrahls (14) durchgeführt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei das Überwachen der Dicke durch Erfassen der Verzerrung des Dünnfilmteils aufgrund der Bestrahlung eines Impulslaserstrahls (15) durchgeführt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, das weiter den Schritt des Anzeigens eines Sekundärelektronenbildes des Querschnitts auf einer Anzeige umfasst, die durch Scannen eines Elektronenstrahls (2) auf einer Oberfläche des abgetragenen Teils des Prüflings (42) erhalten wird.