NL2018477A

NL2018477A - Werkwijzen voor het structureren van een object en deeltjesstraalsysteem hiervoor

Info

Publication number: NL2018477A
Application number: NL2018477A
Authority: NL
Inventors: Biberger Josef; Salzer Roland
Original assignee: Zeiss Carl Microscopy Gmbh
Priority date: 2016-03-09
Filing date: 2017-03-07
Publication date: 2017-09-19
Also published as: US9960012B2; CZ309996B6; JP2017162811A; DE102016002883A1; DE102016002883B4; CZ2017115A3; JP6961367B2; US20170263416A1; NL2018477B1

Abstract

Een werkwijze voor het structureren van een object omvat het aanbrengen van een substraat 13 in een werkgebied van een eerste deeltjesstraalkolom en een tweede deeltjesstraalkolom; het produceren van een gewenste doelstructuur op het substraat door middel van het richten van een door de eerste deeltjesstraalkolom geproduceerde deeltjesstraal op een veelheid van plaatsen van het substraat, om hierop materiaal af te scheiden of daarvan materiaal te verwijderen; het meerdere malen onderbreken van het produceren van de gewenste doelstructuur en het produceren van een markering 911, 912, … op het substraat door middel van het richten van de eerste deeltjesstraal op het substraat en het voortzetten van het produceren van de gewenste doelstructuur; en het vaststellen van posities van de markeringen op het substraat door middel van het richten van een door de tweede deeltjesstraalkolom geproduceerde tweede deeltjes- straal op de markeringen op het substraat en het detecteren van deeltjes of straling, die daarbij door de tweede deeltjesstraal op het substraat worden/wordt geproduceerd. Door de eerste deeltjesstraalkolom te produceren straalafbuigingen van de eerste deeltjesstraal worden in afhankelijkheid van de vastgestelde posities van de markeringen zodanig bepaald, dat deze deeltjesstraal op de veelheid van plaatsen van het substraat wordt gericht.

Description

NLP201133A

Werkwijzen voor het structureren van een object en deeltjesstraalsysteem hiervoor

De uitvinding betreft werkwijzen voor het structureren van een object met behulp van een deeltjesstraalsysteem, dat twee deeltjesstraalkolommen, zoals bijvoorbeeld een ionenstraalkolom en een elektronenstraaikolom, omvat, alsmede een deeltjesstraalsysteem hiervoor.

Een deeltjesstraalsysteem, dat twee deeltjesstraalkolommen omvat, waarvan de deeltjesstralen op een gemeenschappelijk werkgebied op een object kunnen worden gericht, wordt traditioneel voor het structureren van het object gebruikt. Hierbij wordt een deeltjesstraal, bijvoorbeeld een ionenstraal of een elektronenstraal, gebruikt om de structuren van het object te vormen, terwijl de andere deeltjesstraal, bijvoorbeeld een elektronenstraal van een elektronenstraalmicroscoop, wordt gebruikt om het proces van het structureren van het object te bewaken. Het structureren van het object vindt plaats door het afscheiden van materiaal op het object of door het verwijderen van materiaal van het object, doordat de hiervoor gebruikte deeltjesstraal op een veelheid van plaatsen van het object wordt gericht. Het afscheiden van materiaal op het object of het verwijderen van materiaal van het object kan door het toevoeren van een procesgas worden ondersteund. Een voorbeeld van een proces, waarbij een ionenstraal voor het structureren van een object wordt gebruikt, is de vervaardiging van een zogenoemde TEM-lamel, d.w.z. het uit een substraat snijden van een voor onderzoek met een transmissie-elektronenstraalmicroscoop geschikt monster, zoals bijvoorbeeld een zich in vervaardiging bevindende halfgeleiderwafel.

Dergelijke processen voor het structureren van een object met een deeltjesstraal kunnen enkele minuten, enkele tientallen minuten of zelfs uren duren. Gedurende deze tijd kunnen verschuivingen met betrekking tot de plaatsen, waarop de deeltjesstraal het object treft, optreden, welke verschuivingen de nauwkeurigheid en reproduceerbaarheid van de vervaardigde structuren nadelig beïnvloeden. De verschuivingen kunnen door temperatuurveranderingen en veranderingen van de voor de werking van de deeltjesstraalkolom gebruikte hoogspanning of dergelijke zijn veroorzaakt.

Zelfs wanneer de voortgang van het structureren van het object met een deeltjesstraalkolom door de andere deeltjesstraalkolom wordt bewaakt en de voortgang van het structureren in afhankelijkheid van deze bewaking wordt uitgevoerd, kan een zo hoog mogelijk lijkende precisie niet worden bereikt, aangezien ook de positie van de beide deeltjesstraalkolommen ten opzichte aan een mechanische drift onderhevig is en niet alle met de ene deeltjesstraalkolom geproduceerde structuren door de andere deeltjesstraalkolom optimaal kunnen worden bewaakt, aangezien de door de beide deeltjesstraalkolommen geproduceerde deeltjesstralen onder verschillende hoeken het object treffen.

Het is daarom een doel van de onderhavige uitvinding, een werkwijze voor het structureren van een object voor te stellen, die een hogere precisie mogelijk maakt.

Uitvoeringsvormen van de uitvinding stellen een werkwijze voor het structureren van een object met behulp van een deeltjesstraalsysteem voor, dat twee deeltjesstraalkolommen omvat, waarbij de ene deeltjesstraalkolom wordt gebruikt om een gewenste doelstructuur te produceren door middel van het afscheiden van materiaal of het verwijderen van materiaal en tijdens dit produceren van de gewenste doelstructuur herhaald een markering op het substraat te produceren, en de andere deeltjesstraalkolom wordt gebruikt om de positie van een nieuw geproduceerde markering en/of de posities van vooraf geproduceerde markeringen vast te stellen. Op basis van deze vastgestelde posities kan vervolgens het verdere produceren van de gewenste doelstructuur worden uitgevoerd.

Aangezien de markeringen door dezelfde deeltjesstraal worden geproduceerd, waarmee ook de gewenste doelstructuur wordt geproduceerd, kunnen in deze deeltjes-straalkolom optredende verschuivingen tijdens het eventueel langdurige proces van het produceren van de gewenste doelstructuur worden herkend en worden gecorrigeerd. Een verschuiving in de deeltjesstraalkolom, de voor bewaking wordt gebruikt, of een verschuiving in de mechanische positionering van de beide deeltjesstraalkolommen ten opzichte van elkaar beïnvloedt deze werkwijze in slechts geringe mate, aangezien de posities van de markeringen in zeer korte tijd kunnen worden vastgesteld en de posities daarvan ten opzichte van elkaar onafhankelijk van dergelijke verschuivingen precies kunnen worden bepaald.

Volgens uitvoeringsvormen van de uitvinding omvat een werkwijze voor het structureren van een object: het aanbrengen van een substraat in een werkgebied van een eerste deeltjesstraalkolom en een tweede deeltjesstraalkolom; het produceren van een gewenste doelstructuur van het substraat door middel van het richten van een door de eerste deeltjesstraalkolom geproduceerde deeltjesstraal op een veelheid van plaatsen van het substraat, om hierop materiaal af te scheiden of daarvan materiaal te verwijderen; het meermalig onderbreken van het produceren van de gewenste doelstructuur en het produceren van een markering op het substraat door middel van het richten van de eerste deeltjesstraal op het substraat en het voortzetten van het produceren van de gewenste doelstructuur; en het vaststellen van posities van de markeringen op het substraat door middel van het richten van een door de tweede deeltjesstraalkolom geproduceerde tweede deeltjesstraal op de markeringen op het substraat en het detecteren van deeltjes of straling, die daarbij door de tweede deeltjesstraal op het substraat worden/wordt geproduceerd; waarbij door de eerste deeltjesstraalkolom te produceren straalafbuigingen van de eerste deeltjesstraal zodanig in afhankelijkheid van de vastgestelde posities van de markeringen worden bepaald, dat de eerste deeltjesstraal op de veelheid van plaatsen van het substraat wordt gericht.

Het afscheiden van materiaal op het object resp. het verwijderen van materiaal van het object vindt op elk tijdstip plaats op de plaats van het substraat, waarop de eerste deeltjesstraal zojuist is gericht. Deze plaatsen en hun volgorde in de tijd worden door de geometrie van de gewenste doelstructuur bepaald en kunnen bijvoorbeeld vooraf zijn vastgelegd. Om op een gewenste plaats het substraat te treffen, dient de eerste deeltjesstraal door de eerste deeltjesstraalkolom op passende wijze te worden afgebogen. De deeltjesstraal kan hierbij op elke gewenste plaats gedurende een zekere tijdsduur verblijven en zich vanaf elke gewenste plaats naar de respectieve volgende gewenste plaats snel bewegen resp. springen. Voorts kan de deeltjesstraal door het continu afbuigen over de gewenste plaatsen worden bewogen. Bijvoorbeeld kan een besturing van de deelt j esstraalkolom een tabel of een rekenvoorschrift omvatten, die een relatie tussen coördinaten van plaatsen van het substraat en straalafbuigingen instelt, die dienen te worden geproduceerd om de eerste deeltjesstraal op de respectieve plaatsen te richten. De straalafbuigingen kunnen hierbij door bijvoorbeeld stuur-spanningen of stuurstromen of andere stuursignalen worden gerepresenteerd, die aan straalafbuigers van de eerste deeltjesstraalkolom worden toegevoerd. Een in de eerste deeltjesstraalkolom of in de positionering van het substraat ten opzichte van de eerste deeltjesstraalkolom optredende verschuiving leidt ertoe, dat de straalafbuigingen, die geproduceerd dienen te worden, opdat de eerste deeltjesstraal gewenste plaatsen van het object treft, dienen te worden gecorrigeerd, om de verschuiving te compenseren. Dergelijke correcties van reeds bepaalde gewenste straalafbuigingen of direct bepaalde straalafbuigingen kunnen met inachtneming van de vastgestelde posities van de markeringen worden bepaald, om bijvoorbeeld verschuivingen te compenseren.

Volgens als voorbeeld dienende uitvoeringsvormen heeft de gewenste doel-structuur een driedimensionale structuur. Dit betekent, dat de doelstructuur zich niet alleen tweedimensionaal in een vlak, maar in de driedimensionale ruimte uitstrekt. Volgens als voorbeeld dienende uitvoeringsvormen heeft de gewenste doelstructuur twee oppervlakgebieden, waarvan de oppervlaknormalen oriëntaties hebben, die met meer dan 5°, in het bijzonder met meer dan 10° en in het bijzonder met meer dan 15° van elkaar verschillen.

Volgens als voorbeeld dienende uitvoeringsvormen omvat de werkwijze voorts het produceren van een markering op het substraat voor aanvang van het produceren van de gewenste doelstructuur. Hierdoor kunnen verschuivingen, die tussen het begin van het produceren van de gewenste doelstructuur en de eerste keer onderbreken van het produceren van de gewenste doelstructuur en het produceren van de markering op het substraat optreden, worden vastgesteld.

Volgens als voorbeeld dienende uitvoeringsvormen worden de markeringen in een oppervlakgebied van het substraat naast elkaar geproduceerd, waarbij oriëntaties van oppervlaknormalen van dit oppervlakgebied met minder dan 5°, in het bijzonder met minder dan 1° en in het bijzonder met minder dan 0,1° van elkaar verschillen. Dit betekent, dat de markeringen als geheel op het substraat een tweedimensionale structuur hebben, zodanig dat afstanden tussen afzonderlijke markeringen en daardoor hun posities door de tweede deeltjesstraal met relatief grote nauwkeurigheid kunnen worden bepaald, zelfs wanneer deze deeltjesstraal het substraat onder een hoek treft, die verschilt van de hoek, waaronder de eerste deeltjesstraal het substraat treft.

Volgens als voorbeeld dienende uitvoeringsvormen omvat de werkwijze voorts het afscheiden van een metaallaag in een oppervlakgebied van het substraat, waarbij de markeringen in de metaallaag worden geproduceerd. Een in het bijzonder dunne metaallaag kan door de eerste deeltjesstraal snel worden verwijderd, om de markering te produceren, die dan een hoog contrast bij het vaststellen van de positie daarvan met de tweede deeltjesstraalkolom verschaft.

Volgens als voorbeeld dienende uitvoeringsvormen omvatten de markeringen elk een rechte lijn of twee elkaar snijdende rechte lijnen. Hierdoor is het mogelijk om afstanden tussen verschillende markeringen door middel van het aftasten daarvan met de tweede deeltjesstraal eenvoudig vast te stellen.

Volgens als voorbeeld dienende uitvoeringsvormen zijn een hoofdas van het eerste deeltjesstraaltoestel en een hoofdas van het tweede deeltjesstraaltoestel met meer dan 10°, in het bijzonder meer dan 20° en in het bijzonder meer dan 30° ten opzichte van elkaar georiënteerd. De eerste deeltjesstraal kan een ionenstraal, in het bijzonder een gallium-ionenstraal, zijn en de tweede deeltjesstraal kan een elektronenstraal zijn, waarbij de tweede deeltjesstraalkolom de deeltjesstraalkolom van een elektronen-microscoop kan zijn.

Volgens als voorbeeld dienende uitvoeringsvormen omvat de werkwijze voorts het vaststellen van een momentane vorm van de zich in productie bevindende doelstructuur door middel van het richten van de tweede deeltjesstraal op een gebied van het substraat, waarin de doelstructuur wordt geproduceerd, en het detecteren van deeltjes of straling, die daarbij door de tweede deeltjesstraal op het substraat worden/wordt geproduceerd, waarbij de door de eerste deeltjesstraalkolom te produceren straalafbuigingen van de eerste deeltjesstraal voorts zodanig in afhankelijkheid van de vastgestelde momentane vorm van de zich in productie bevindende doelstructuur worden bepaald, dat de eerste deeltjes straal op de veelheid van plaatsen van het substraat wordt gericht.

Hierdoor is het mogelijk om het ontstaan van de gewenste doelstructuur te bewaken en bijvoorbeeld verschuivingen in de snelheid, waarmee het materiaal op het substraat wordt afgescheiden, of de snelheid, waarmee het materiaal van het substraat wordt verwijderd, te compenseren, die bijvoorbeeld door een verandering van de straalstroom van de eerste deeltjesstraal of een verandering van de druk van een gebruikt procesgas veroorzaakt kunnen zijn.

Uitvoeringsvormen van de uitvinding worden hierna aan de hand van figuren toegelicht. Hierbij toont:

Figuur 1 een deeltjesstraalsysteem met twee deeltj esstraalkolommen;

Figuur 2 een toestand van een substraat tijdens het produceren van een gewenste doelstructuur van het substraat voor het toelichten van een uitvoeringsvorm van een werkwijze voor het structureren van een object; en

Figuur 3 een aanbrenging van markeringen, die bij een uitvoeringsvorm van de werkwijze voor het structureren van het object kan worden toegepast.

Figuur 1 toont in een perspectivische en schematisch vereenvoudigde weergave een deeltjesstraalsysteem 1 met twee deeltjesstraalkolommen, waarbij een eerste deeltjesstraalkolom 7 de deeltjesstraalkolom van een ionenstraalsysteem met een hoofdas 9 is en een tweede deeltjesstraalkolom 3 de deeltjesstraalkolom van een elektronenmicroscopiesysteem met een hoofdas 5 is.

De hoofdassen 5 en 9 van het elektronenmicroscopiesysteem 3 resp. van het ionenstraalsysteem 7 snijden elkaar op een plaats 11 in een gemeenschappelijk werkgebied van de beide deeltjesstraalkolommen 3, 7 onder een hoek a, die waarden vanaf bijvoorbeeld 45° tot 55° kan hebben, zodat een te structureren object 13 met een oppervlak 15 in een gebied van de plaats 11 zowel met een langs de hoofdas 9 van het ionenstraalsysteem 7 uitgezonden ionenstraal 17 kan worden bewerkt alsook met een langs de hoofdas 5 van het elektronenmicroscopiesysteem 3 uitgezonden elektronen-straal 19 kan worden onderzocht. Voor het vasthouden van het object is een schematisch aangeduide houder 16 verschaft, die het object 13 met betrekking tot de afstand tot en de oriëntatie ten opzichte van het elektronenmicroscopiesysteem resp. het ionenstraalsysteem kan instellen.

Hiervoor omvat het elektronenmicroscopiesysteem 3 voor de productie van de primaire-elektronenstraal 19 een elektronenbron 21, die schematisch door middel van een kathode 23 en een anode 27 en een hiertussen aangebrachte onderdrukkings-elektrode 25 en een op afstand hiervan aangebrachte onttrekkingselektrode 26 is weergegeven. Voorts omvat het elektronenmicroscopiesysteem 3 een versnellings-elektrode 27, die in een straalbuis 29 overgaat en door een collimatorinrichting 31 heengaat, die schematisch door middel van een ringspoel 33 en een juk 35 is weergegeven. Na het doorlopen van de collimatorinrichting 31 gaat de primaire-elektronenstraal door een openingsdiafragma 37 en een centrale opening 39 in een secundaire-elektronendetector 41, waarna de primaire-elektronenstraal 19 in een objeetieflens 43 van het elektronenmicroscopiesysteem 3 binnentreedt. De objectief-lens 43 omvat voor het focusseren van de primaire-elektronenstraal 19 een magneet-lens 45 en een elektrostatische lens 47. De magneetlens 45 omvat in de schematische weergave van figuur 1 een ringspoel 49, een binnenste poolschoen 51 en een buitenste poolschoen 53. De elektrostatische lens 47 wordt door een onderste einde 55 van de straalbuis 29, het binnenste onderste einde van de buitenste poolschoen 53 en een zich conisch naar positie 11 op het monster toe versmallende ringelektrode 59 gevormd. De objectieflens 43, die in figuur 1 schematisch is weergegeven, kan een opbouw hebben, zoals deze in US 6,855,938 gedetailleerder is weergegeven.

Het ionenstraalsysteem 7 omvat een ionenbron 63 met onttrekkingselektrode 65, een collimator 67, een diafragma 69, afbuigelektroden 71 en focusseerlenzen 73 voor de productie van de uit een behuizing 75 van het ionenstraalsysteem 7 naar buiten tredende ionenstraal 17. De lengteas 9' van de houder 16 staat onder een hoek ten opzichte van de verticaal 5' , die in dit voorbeeld met de hoek α tussen de richtingen 5 en 9 van de deeltjesstralen overeenkomt. De richtingen 5'en 9' behoeven echter niet met de richtingen 5 en 9 van de deelt j esstralen samen te vallen en ook de door hen ingesloten hoek behoeft niet met de hoek α tussen de deeltjesstralen overeen te stemmen.

Het deeltjesstraalsysteem 1 omvat voorts een besturing 77, die de werking van het deeltjesstraalsysteem 1 bestuurt. In het bijzonder controleert de besturing 77 het aan- en uitschakelen van de elektronenstraal 19 en de ionenstraal 17 en straalafbuigers 71 van de ionenstraalkolom 7 en straalafbuigers (in figuur 1 niet getoond) van de elektronenstraalkolom 3, om de deeltjesstralen ten opzichte van de hoofdassen 9, 5 van de ionenstraalkolom 7 resp. van de elektronenstraalkolom 3 af te buigen, om de stralen op selecteerbare plaatsen binnen het gemeenschappelijke werkgebied op het object 13 te richten. De besturing is programmeerbaar en kan een hierna aan de hand van de figuur 2 toegelichte werkwijze voor het structureren van het object 13 uitvoeren.

Het object 13 is bijvoorbeeld een halfgeleidersubstraat, waarin tijdens de vervaardiging door middel van lithografische stappen structuren werden ingebracht, welke componenten van elektronische schakelingen vormen. Er wordt aangenomen, dat deze structuren met behulp van een transmissie-elektronenmicroscoop dienen te worden onderzocht. Hiervoor is het noodzakelijk om op een gewenste plaats van het substraat een materiaalmonster te nemen, dat voor onderzoek met een transmissie-elektronenmicroscoop geschikt is. Een dergelijk monster, dat ook als TEM-lamel wordt aangeduid, wordt vervaardigd, doordat een dunne, vierkantvormige plaat met een dikte van bijvoorbeeld 100 nm of minder uit het volume van het substraat wordt gesneden en vervolgens door het wegnemen van materiaal aan de vlakke zijden van de plaat, bijvoorbeeld met een verdere deeltjesstraal, nog dunner wordt uitgevoerd. De hiervoor noodzakelijke bewerkingsstappen, die in hoofdzaak het verwijderen van materiaal van het substraat 13 omvatten, worden door middel van ionenstraaletsen uitgevoerd, doordat de door de ionenstraalkolom 7 geproduceerde ionenstraal 17 zodanig op selecteerbare plaatsen van het substraat 13 wordt gericht, dat de dunne plaat 81 uit het substraat 13 wordt gesneden. Een micromanipulator kan vervolgens worden gebruikt om de dunne plaat 81 van het substraat te verwijderen, verdere bewerkings-stappen uit te voeren en uiteindelijk op een monsterhouder van de transmissie-elektronenmicroscoop aan te brengen.

Figuur 2 toont een tussenstadium tijdens het uitsnijden van de dunne plaat 81 uit het substraat 13 met de ionenstraal 17. De dunne plaat 81 is in dit tussenstadium gedeeltelijk los gesneden, doordat uitgaande van een oppervlak 83 van het substraat 13 aan beide zijden van de dunne plaat 81 sleuven 85 worden geproduceerd door middel van het verwijderen van materiaal van het substraat 13 met behulp van de ionenstraal 17. In het in figuur 2 getoonde tussenstadium is de dunne plaat 81 aan zijn einden en op de bodem van de sleuven 85 nog met de rest van het substraat 13 verbonden. Deze materiaalverbindingen kunnen later met de ionenstraal worden doorbroken, zodat de dunne plaat 81 volledig los is gesneden en met de micromanipulator kan worden vastgegrepen en van het substraat 13 kan worden verwijderd. In het in figuur 2 getoonde tussenstadium vormen de sleuven 85 en de tussen deze sleuven staande en met zijn fronteinden en aan de bodem van de sleuven met het substraat 13 verbonden dunne plaat 81 een gewenste doelstructuur in de werkwijze voor het structureren van het object 13. Deze doelstructuur heeft een driedimensionale uitbreiding, doordat de uitbreiding van de dunne plaat 81 in een x-richting bijvoorbeeld 10 pm bedraagt, de diepte van de graven 85 in een z-richting bijvoorbeeld 5 pm bedraagt en de sleuven 85 aan het oppervlak 83 van het substraat 13 in een y-richting elk een breedte van bijvoorbeeld 8 pm hebben. De driedimensionale structuur van de doelstructuur blijkt ook, doordat normaalvectoren 87 op oppervlakken van de doelstructuur, zoals bijvoorbeeld op de wanden van de sleuven 85 en de oppervlakken van de dunne plaat 81 ten opzichte van elkaar hoeken van meer dan 5°, in het bijzonder van meer dan 10° en in het bijzonder van meer dan 15° insluiten.

Het vervaardigen van de in figuur 2 getoonde doelstructuur door het verwijderen van materiaal van het substraat 13 door middel van de ionenstraal neemt een aanzienlijke tijdsduur in beslag, zoals bijvoorbeeld 30 minuten. Aangezien de dikte van de dunne plaat 81 van bijvoorbeeld 100 nm of minder zeer gering is, dient gewaarborgd te zijn, dat de ionenstraal met een overeenkomstige nauwkeurigheid op de geplande plaatsen op het substraat kan worden gericht, om niet bijvoorbeeld abusievelijk materiaal van de dunne plaat 81 te verwijderen en deze plaat daardoor onbruikbaar te maken. Onvermijdelijk optredende verschuivingen tijdens de werking van de ionenstraalkolom 7 en de het substraat 13 ten opzichte van de ionenstraalkolom 7 vasthoudende houder maken het moeilijk om deze verlangde precisie te handhaven. Bijvoorbeeld kunnen dergelijke onvermijdelijk optredende verschuivingen de trefplaats van de ionenstraal op het object in een tijdspanne van 5 minuten met 100 nm veranderen.

Op grond hiervan voorziet de werkwijze voor het structureren van het substraat 13 erin, het proces van het produceren van de gewenste doelstructuur steeds weer te onderbreken en in een oppervlakgebied 89 naast de doelstructuur markeringen met de ionenstraal 17 te produceren. Deze markeringen worden vervolgens met de elektronen-straalmicroscoop 3 onderzocht, doordat de elektronenstraalmicroscoop 3 bijvoorbeeld een elektronenmicroscopisch beeld van het oppervlakgebied 89 verwerft. Uit dit elektronenmicroscopische beeld kunnen posities van de markeringen ten opzichte van elkaar worden vastgesteld, en kan vervolgens op basis van de vastgestelde posities van de markeringen het verdergaande proces van het produceren van de gewenste doelstructuur worden bestuurd.

Voor aanvang van het proces voor het produceren van de gewenste doelstructuur kan in het oppervlakgebied 89 een dunne metallisatielaag op het oppervlak 83 van het substraat 13 worden afgescheiden. De afscheiding van het metaal voor de metallisatielaag in het oppervlakgebied 89 kan weer door de ionenstraal 17 worden geproduceerd, doordat deze systematisch op plaatsen binnen het oppervlak-gebied 89 bij gelijktijdige toevoer van een procesgas wordt gericht. Het procesgas kan bijvoorbeeld CsHigPt zijn, dat door de ionenstraal wordt geactiveerd en op de momentane plaats van het treffen van het substraat 13 door de ionenstraal tot afscheiding van het metaal platina (Pt) leidt. De metallisatielaag kan bijvoorbeeld een dikte van 50 nm hebben.

Na het vervaardigen van de metallisatielaag in het oppervlakgebied 89 wordt in de metallisatielaag een eerste markering 91o aangebracht, die het uiterlijk van een langgerekte, zich in de x-richting uitstrekkende lijn heeft. De markering 91o wordt met behulp van de ionenstraal geproduceerd.

Daarna wordt het proces voor het produceren van de gewenste doelstructuur op het substraat 13 begonnen. Na een tijdsduur van bijvoorbeeld 2 minuten, welke kort is in vergelijking met de totale duur van het proces voor het produceren van de gewenste doelstructuur, wordt het proces voor het produceren van de gewenste doelstructuur onderbroken, en er wordt met de ionenstraal in het oppervlakgebied 89 een markering 91i geproduceerd, die in het in figuur 2 getoonde voorbeeld een korte, zich in de x-richting uitstrekkende lijn is, die tot de markering 910 een afstand 11 heeft. Op dit moment zijn in het oppervlakgebied 89 de twee markeringen 910 en 91i aangebracht. Met de elektronenmicroscoop 3 wordt daarna een elektronenmicroscopisch beeld van het oppervlakgebied 89 verworven, en worden de posities van de beide markeringen 910 en 91i in het beeld bepaald. In het bijzonder kan de daadwerkelijke afstand 11 in y-richting tussen de beide markeringen 910 en 91i worden bepaald. Deze afstand wordt in het coördinatensysteem van de elektronenstraalmicroscoop 3 bepaald. De markeringen 910 en 91]_ werden echter door afbuigen van de ionenstraal in het coördinatensysteem van de ionenstraalkolom 7 geproduceerd. Door analyse van het elektronenmicroscopische beeld is het dus mogelijk om de posities van de markering 91q en 91i ten opzichte van elkaar met een systeem te controleren, dat onafhankelijk is van het systeem, waarmee de markeringen worden geproduceerd. Verschilt de gemeten onderlinge afstand 11 van de beide markeringen dus van een gewenste afstand, die uit de straalafbuigingen van de ionenstraal 17 bij het afbeelden van de markeringen volgt, dan kunnen de bij het verdere proces van het produceren van de gewenste doelstructuur gebruikte afbuigingen van de ionenstraal 17 overeenkomstig worden gecorrigeerd.

Bij de analyse van het elektronenmicroscopische beeld worden daarbij slechts de posities van de markeringen ten opzichte van elkaar geanalyseerd, niet daarentegen de posities van de markeringen ten opzichte van een respectief referentiepunt in het beeld, zoals bijvoorbeeld het respectieve middelpunt van de elektronenmicroscopische beelden. Aangezien verschuivingen in de elektronenstraalmicroscoop alleen op de posities van vaste referentiepunten, zoals bijvoorbeeld de middelpunten, van de elektronenmicroscopische beelden invloed hebben, echter niet tot een onbepaalde verandering van de vergroting van het elektronenmicroscopische beeld leiden, kunnen door analyse van de relatieve posities van de markeringen in het elektronen-microscopische beeld optredende verschuivingen in de ionenstraalkolom betrouwbaar worden bepaald, zonder dat de aldus bepaalde meetwaarden door verschuivingen van de elektronenstraalmicroscoop zijn vervalst.

Een dergelijke correctie in beschouwing nemend, wordt de werkwijze voor het produceren van de gewenste doelstructuur vervolgens voortgezet, doordat met de ionenstraal 17 verder materiaal in het gebied van de sleuven 85 van het substraat wordt verwijderd. Na bijvoorbeeld een verdere 2 minuten wordt het proces van het produceren van de gewenste doelstructuur opnieuw onderbroken, en wordt in het oppervlakgebied 89 een verdere markering 912 aangebracht, die gelijk aan de markering 91i is en zich als korte lijn in de x-richting uitstrekt, echter een afstand 12 tot de markering 91o heeft. Opnieuw wordt een elektronenmicroscopisch beeld van het oppervlakgebied 89 verworven, daaruit worden de posities van de markeringen 91ö en 912 bepaald, waarbij uit de afstand 12 tussen de laatste aangebrachte markering 912 en de eerste aangebrachte markering 910 een actuele correctie voor straalafbuigingen van de ionenstraal voor het verdere proces van het produceren van de gewenste doelstructuur kan worden verworven. Dit proces van het produceren van de gewenste doelstructuur wordt vervolgens voortgezet en meerdere malen herhaald onderbroken, om telkens een nieuwe markering in het oppervlakgebied 89 aan te brengen en uit de positie van een weer geactualiseerde correctie voor afbuigingen van de ionenstraal in het verdere proces te bepalen.

In het in figuur 2 getoonde tussenstadium werden verdere markeringen 913, 914, 915 en 916 in het oppervlakgebied 89 aangebracht, waarbij de markering 916 de laatste aangebrachte markering is.

In figuur 2 is de te vervaardigen gewenste structuur de dunne plaat 81, die later een TEM-lamel dient te worden en die zich in x-richting uitstrekt, waarbij deze in y-richting zeer dun dient te zijn. Derhalve is het in het bijzonder belangrijk, de positionering van de ionenstraal in y-richting zeer nauwkeurig te kunnen uitvoeren. Op basis hiervan zijn de markeringen 910, 91i, ... elk rechte lijnen, die zich in x-richting uitstrekken, zodat de posities van de markeringen ten opzichte van elkaar in y-richting zeer nauwkeurig kunnen worden bepaald. Het is echter ook mogelijk om andere vormen van markeringen te gebruiken. Een voorbeeld hiervan is in figuur 3 getoond, waarin de vorm van elke markering een kruis is, dat het makkelijker maakt om posities van de markeringen ten opzichte van elkaar in twee onafhankelijke richtingen (x, y) te bepalen. Andere vormen kunnen voor de markering worden gebruikt.

In het aan de hand van figuur 2 toegelichte voorbeeld neemt de afstand 11, 12, ...., waarop markeringen 91i, 912 ,... vanaf de eerste aangebrachte markering 910 zijn aangebracht, gelijkmatig toe. Dit is echter niet noodzakelijk. Bij een onderbreking van het proces voor het produceren van de gewenste doelstructuur kan de nieuw geproduceerde markering in principe op een willekeurige plaats van het oppervlak-gebied 89 worden geproduceerd, voor zover wordt gewaarborgd, dat de laatste aangebrachte markering te midden van de reeds bestaande markeringen kan worden geïdentificeerd.

In het hiervoor toegelichte uitvoeringsvoorbeeld worden de beide sleuven 85 aan beide zijden van de plaat 81 in die zin gelijktijdig vervaardigd, zoals dat deze in meerdere cycli worden vervaardigd, waarbij één cyclus van het verwijderen van materiaal uit één van de beide sleuven en het aanbrengen van een verdere markering 91 omvat. De beide sleuven kunnen echter ook na elkaar worden vervaardigd, doordat eerst de ene sleuf wordt vervaardigd, doordat in meerdere cycli telkens materiaal uit deze sleuf wordt verwijderd en een verdere markering wordt geproduceerd, totdat de eerste sleuf in hoofdzaak volledig is vervaardigd, waarna de tweede sleuf op een soortgelijke wijze wordt vervaardigd. Hierbij kunnen twee afzonderlijke, ruimtelijk van elkaar gescheiden metallisatielagen worden verschaft, waarbij één metallisatielaag aan een sleuf is toegekend, tijdens de vervaardiging waarvan in deze metallisatielaag markeringen worden aangebracht.

Claims

1. Werkwijze voor het structureren van een object, waarbij de werkwijze omvat: het aanbrengen van een substraat in een werkgebied van een eerste deeltjesstraalkolom en een tweede deeltjesstraalkolom; het produceren van een gewenste doelstructuur van het substraat door middel van het richten van een door de eerste deeltjesstraalkolom geproduceerde deeltjesstraal op een veelheid van plaatsen van het substraat, om hierop materiaal af te scheiden of daarvan materiaal te verwijderen; het meermalig onderbreken van het produceren van de gewenste doelstructuur en het produceren van een markering op het substraat door middel van het richten van de eerste deeltjesstraal op het substraat en het voortzetten van het produceren van de gewenste doelstructuur; en het vaststellen van posities van de markeringen op het substraat door middel van het richten van een door de tweede deeltjesstraalkolom geproduceerde tweede deeltjesstraal op de markeringen op het substraat en het detecteren van deeltjes of straling, die daarbij door de tweede deeltjesstraal op het substraat worden/wordt geproduceerd; waarbij door de eerste deeltjesstraalkolom te produceren straalafbuigingen van de eerste deeltjesstraal, zodanig in afhankelijkheid van de vastgestelde posities van de markeringen worden bepaald, dat de eerste deeltjesstraal op de veelheid van plaatsen van het substraat wordt gericht.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de gewenste doelstructuur twee oppervlakgebieden omvat, waarvan de oppervlaknormalen oriëntaties hebben, die met meer dan 5°, in het bijzonder met meer dan 10° en in het bijzonder met meer dan 15° van elkaar verschillen.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, voorts omvattende het produceren van een markering op het substraat voor aanvang van het produceren van de gewenste doelstructuur.

4. Werkwijze volgens één van de conclusies 1 tot en met 3, waarbij de markeringen in een oppervlakgebied van het substraat naast elkaar worden geproduceerd, waarbij oriëntaties met minder dan 5°, in het bijzonder met minder dan 1° en in het bijzonder met minder dan 0,1° van elkaar verschillen.

5. Werkwijze volgens één van de conclusies 1 tot en met 4, voorts omvattende het afscheiden van een metaallaag in een oppervlakgebied van het substraat, waarbij de markeringen in de metaallaag worden geproduceerd.

6. Werkwijze volgens één van de conclusies 1 tot en met 5, waarbij de markeringen elk een rechte lijn of twee elkaar snijdende rechte lijnen omvatten.

7. Werkwijze volgens één van de conclusies 1 tot en met 6, waarbij een hoofdas van het eerste deeltjesstraaltoestel en een hoofdas van het tweede deeltjesstraaltoestel onder een hoek van meer dan 10°, in het bijzonder van meer dan 20° en in het bijzonder van meer dan 30° ten opzichte van elkaar zijn georiënteerd.

8. Werkwijze volgens één van de conclusies 1 tot en met 7, waarbij het vaststellen van posities van de markeringen op het substraat het bepalen van een onderlinge afstand van ten minste één paar markeringen omvat.

9. Werkwijze volgens één van de conclusies 1 tot en met 8, voorts omvattende het vaststellen van een momentane vorm van de zich in productie bevindende doel-structuur door middel van het richten van de tweede deeltjesstraal op een gebied van het substraat waarin de doelstructuur wordt geproduceerd, en het detecteren van deeltjes of straling die daarbij door de tweede deeltjesstraal op het substraat worden/wordt geproduceerd, waarbij de door de eerste deeltjesstraalkolom te produceren straalafbuigingen van de eerste deeltjesstraal voorts zodanig in afhankelijkheid van de vastgestelde momentane vorm van de zich in productie bevindende doelstructuur worden bepaald, dat deze op de veelheid van plaatsen van het substraat wordt gericht.

10. Werkwijze volgens één van de conclusies 1 tot en met 9, waarbij de door de eerste deeltjesstraalkolom geproduceerde eerste deeltjesstraal een ionenstraal is, in het bijzonder een gallium-ionenstraal is, en de door de tweede deeltjesstraalkolom geproduceerde tweede deeltjesstraal een elektronenstraal is.

11. Werkwijze volgens één van de conclusies 1 tot en met 10, waarbij het object een TEM-lamel is.

12. Deeltjesstraalsysteem omvattende een eerste deeltjesstraalkolom, een tweede deeltjesstraalkolom en een besturing, waarbij de besturing is ingericht om het deeltjesstraalsysteem zodanig te besturen, dat het de werkwijze volgens één van de conclusies 1 tot en met 11 uitvoert.