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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum
Bearbeiten eines Objekts. Insbesondere betrifft diese Erfindung
ein System und ein Verfahren zum Bearbeiten eines Objekts, wobei ein
Reaktionsgas mittels eines Partikelstrahls aktiviert wird. Weiterhin
betrifft diese Erfindung ein System und ein Verfahren zum Bearbeiten
eines Objekts, wobei durch das durch den Partikelstrahl aktivierte Reaktionsgas
Ablagerungen von Material auf einer Oberfläche eines Objekts
bzw. Abtragungen von Material von der Oberfläche des Objekts
vorgenommen werden können.
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Aus
dem Stand der Technik sind Materialbearbeitungssysteme bekannt,
wobei ein Reaktionsgas einem Bearbeitungsbereich eines Objektes
zugeführt wird, Moleküle oder Elemente dieses
Reaktionsgases auf einem Bereich der Oberfläche des Objekts adsorbieren
und die an der Oberfläche adsorbierten Moleküle
oder Elemente durch einen Aktivierungsstrahl aktiviert werden, um
Reaktionen auf der Oberfläche oder mit Komponenten der
Oberfläche des Objekts einzugehen. Dabei können
gezielt je nach verwendetem Reaktionsgas und vorhandenen Materialien
auf der Oberfläche des Objekts Ablagerungen von Material
auf die Oberfläche des Objekts oder Abtragungen von Material
von der Oberfläche des Objekts vorgenommen werden. Der
Aktivierungsstrahl kann dabei einen Elektronenstrahl, einen Innenstrahl,
einen Lichtstrahl oder eine Kombination davon umfassen. Das geschilderte
Materialbearbeitungsverfahren kann zur Bearbeitung oder Herstellung
von Mikrostrukturen auf einem Objekt verwendet werden. Ein Verwendungsgebiet
liegt in der Bearbeitung von Masken für die optische Lithographie
zur Herstellung von integrierten Schaltkreisen in der Halbleiterindustrie
oder in der Herstellung und Bearbeitung von Stempeln für
Nanoimprints. Aufgrund einer ungenügenden Herstellungsgenauigkeit
ist es häufig notwendig, Masken nach zu bearbeiten, um
eine erforderliche Genauigkeit einer Mikrostrukturierung zu erreichen.
Eine präzise Mikrostrukturierung solcher Masken ist notwendig,
um es zu ermöglichen, immer höher integrierte
und somit feiner strukturierte Halbleiterbausteine herstellen zu
können. Eine weitere Anwendung von Bearbeitungssystemen,
welche ein durch einen Aktivierungsstrahl aktiviertes Reaktionsgas
verwenden, liegt im "Direktschreiben" (direct Write) von Mikrostrukturen.
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Aus
der Druckschrift
DE
102 08 043 A1 ist ein Materialbearbeitungssystem bekannt,
wobei ein Elektronenstrahl ein von einer Gaszuführungsanordnung
an die Oberfläche des Objekts zugeführtes Gas aktiviert,
um eine Abscheidung bzw. Abtragung von Material zu bewirken. Zum
Zuführen eines Reaktionsgases ist dabei eine Kanüle
bereitgestellt, welche nahe an einem Objektfeld des Elektronenmikroskops angeordnet
ist. Dieses Objektfeld wiederum entspricht einer zu bearbeitenden
Stelle des Objekts. Die Gaszuführeinrichtung dieses genannten
Systems ist dabei sehr komplex, großdimensioniert und erfordert
eine komplizierte Steuerung, um Reaktionsgas zuzuführen
bzw. eine Zufuhr von Reaktionsgas zu unterbinden, wenn das Objekt
nach einer Bearbeitung unter Benutzung des Elektronenstrahls bei
Abwesenheit eines Reaktionsgases inspiziert werden soll.
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Es
ist somit ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein System und ein
Verfahren zum Bearbeiten eines Objekts bereitzustellen, welches
in der Lage ist, an definierten Orten des Objektes mit Hilfe eines Reaktionsgases,
welches durch einen Partikelstrahl aktiviert ist, gezielt Abscheidungen
bzw. Abtragungen vorzunehmen. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung
ist es, ein Bearbeitungssystem zum Bearbeiten eines Objekts bereitzustellen,
welches neben einer örtlich definierten Bearbeitung des
Objektes ein Inspizieren des Objekts erlaubt, um einen Bearbeitungsfortschritt
und/oder einen Bearbeitungszustand erfassen und kontrollieren zu
können.
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Noch
ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Materialbearbeitungssystem
und ein Materialbearbeitungsverfahren bereitzustellen, wobei eine
kostengünstige, kleindimensionierte Gaszuführeinrichtung
verwendet wird, welche auf einfache Weise in ein gegebenes Partikelmikroskop,
wie etwa ein Elektronenmikroskop, integriert werden kann.
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Gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein System
zum Bearbeiten eines Objekts bereitgestellt, welches eine Partikelstrahlsäule
mit einer Objektivlinse; eine Objekthalterung zum Positionieren
eines zu bearbeitenden Objekts vor der Objektivlinse; und eine Gaszuführeinrichtung
mit einer Kanüle zum Zuführen von Gas zu dem vor
der Objektivlinse positionierten Objekt bereitstellt. Hierbei umfaßt
die Objekthalterung einen bezüglich der Partikelstrahlsäule
ortsfesten Sockel, einen an dem Sockel gelagerten und relativ zu
dem Sockel in eine erste Richtung translatorisch verlagerbaren ersten
Tisch, einen an dem ersten Tisch gelagerten und relativ zu dem ersten
Tisch in eine zweite Richtung translatorisch verlagerbaren zweiten
Tisch, und einen an dem zweiten Tisch gelagerten und relativ zu
dem zweiten Tisch verlagerbaren, insbesondere verdrehbaren, dritten
Tisch. Hierbei ist die Kanüle an dem ersten Tisch befestigt.
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Die
Kanüle umfaßt ein feines Rohr, welches eine runde,
wie etwa kreisförmige, ellipsenförmige, oder eckige,
wie etwa quadratische oder recheckige, oder unregelmäßige
Querschnittform aufweist. Die Partikelstrahlsäule umfaßt
eine Partikelquelle zum Erzeugen eines Strahls von geladenen Partikeln,
Ablenk- und Fokussierplatten zum Ablenken des Partikelstrahls, ein
Strahlrohr, welches mit einer Spannungsquelle verbunden ist, um
die Partikel zu beschleunigen, eine Objektivlinse, welche den Partikelstrahl
auf eine Stelle des Objekts fokussieren kann, sowie mindestens einen
Detektor, um aus dem Objekt austretende Partikel, wie etwa Elektronen,
Ionen, oder Photonen zu detektieren. Der Detektor kann insbesondere
ein Elektronendetektor sein, um aus dem Objekt austretende Elektronen
zu detektieren. Hierbei kann der Elektronendetektor je nach Anwendungsfall
innerhalb oder außerhalb der Objektivlinse angeordnet sein.
Der Elektronendetektor kann dazu ausgebildet sein, Elektronen verschiedener
Charakteristiken, wie etwa Sekundärelektronen und/oder Rückstreuelektronen,
zu detektieren, oder es können mehrere Elektronendetektoren
bereitgestellt werden, welche, möglicherweise unter Verwendung
eines Energieselektors, dazu ausgebildet sind, Sekundärelektronen
und Rückstreuelektronen separat zu detektieren. Die Komponenten
der Partikelstrahlsäule können von einer Steuerung
angesteuert werden, um eine Bearbeitung an einer bestimmten Stelle
des Objekts durchzuführen bzw. ein mikroskopisches Bild, insbesondere
ein elektronenmikroskopisches Bild einer bestimmten Stelle des Objekts
aufzunehmen. Dabei kann der Partikelstrahl einen Bereich der Oberfläche
des Objekts abtasten, während der oder die Detektoren aus
dem Objekt austretende Partikel detektieren, um ein mikroskopisches
Bild aufzunehmen. Insbesondere können ein oder mehrere
Elektronendetektoren aus dem Objekt austretende Elektronen detektieren,
um ein elektronenmikroskopisches Bild des Bereichs des Objekts aufzunehmen.
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Gemäß dieser
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Objekt
auf einem dritten Tisch gelagert, welcher relativ zu dem zweiten
Tisch verlagerbar ist, welcher zweite Tisch relativ zu dem ersten
Tisch verlagerbar ist, welcher erste Tisch relativ zu einem Sockel
verlagerbar ist. Jeder dieses ersten, zweiten und dritten Tisches
kann dabei als eine Kombination von Tischen ausgestaltet sein, welche wiederum
relativ zueinander verlagerbar sind. Hierbei ist der erste Tisch
in eine erste Richtung relativ zu dem Sockel translatorisch verlagerbar
und der zweite Tisch ist in eine zweite Richtung translatorisch
relativ zu dem ersten Tisch verlagerbar. Dabei sind die erste Richtung
und die zweite Richtung nicht parallel. Es kann vorteilhaft sein,
die zweite Richtung im wesentlichen senkrecht zu der ersten Richtung
zu wählen, ein eingeschlossener Winkel kann jedoch auch
30°, 45° oder 60° betragen. Je nach Anwendung
kann es vorteilhaft sein, eine Richtung einer Drehachse des dritten
Tisches parallel zu einer Richtung eines durch die Partikelstrahlsäule
bereitgestellten Partikelstrahls zu wählen. Für
andere Anwendungen kann es vorteilhaft sein, letztgenannte Richtungen
nicht parallel vorzusehen.
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Gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt
das Bearbeitungssystem weiterhin einen ersten Antrieb, um den ersten
Tisch relativ zu dem Sockel zu verlagern. Dieser erste Antrieb kann
von einer Steuerung angesteuert werden, um eine gewünschte
Positionierung des ersten Tisches relativ zu dem Sockel zu erlauben.
Ein Antrieb im Rahmen dieser Anmeldung kann mechanisch, pneumatisch
oder motorbetrieben ausgelegt sein. In speziellen Anwendungen kann
der Antrieb eine manuell-mechanische Positionierung des betreffenden Tisches
erlauben.
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Gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt
das Bearbeitungssystem weiterhin einen zweiten Antrieb, um den zweiten Tisch
relativ zu dem ersten Tisch zu verlagern. Auch dieser zweite Antrieb
kann von einer Steuerung angesteuert werden, um eine gewünschte
Positionierung des zweiten Tisches relativ zu dem ersten Tisch zu
erlauben.
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Gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt
das Materialbearbeitungssystem weiterhin einen dritten Antrieb,
um den dritten Tisch relativ zu dem zweiten Tisch zu verlagern.
Auch dieser dritte Antrieb kann durch eine Steuerung angesteuert
werden, um eine gewünschte Positionierung des dritten Tisches
relativ zu dem zweiten Tisch zu erlauben.
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Gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der erste
und/oder zweite und/oder dritte Antrieb während eines Betriebs
der Partikelstrahlsäule betätigbar. Damit ist
es während des Betriebs möglich, ein Objektfeld
der Partikelstrahlsäule mit einem zu bearbeitenden Bereich
der Oberfläche zur Deckung zu bringen sowie die Kanüle der
Gaszuführeinrichtung nahe an diesen Bereich heranzubringen
bzw. von diesem Bereich zu entfernen. Damit kann ein Bearbeiten
bzw. ein Inspizieren des Objekts durchgeführt werden, ohne
notwendigerweise einen Reaktionsgasfluß aus der Kanüle
der Gaszuführeinrichtung steuern zu müssen. Ist
der Partikelstrahl auf eine bestimmte Stelle des Objekts gerichtet,
so kann eine Bearbeitung durchgeführt werden, indem die
Kanüle der Gaszuführeinrichtung in die Nähe
der zu bearbeitenden Stelle gebracht wird und ein Inspizieren dieses
Bereichs der Oberfläche kann durchgeführt werden,
indem die Kanüle der Gaszuführeinrichtung von
der zu bearbeitenden Stelle entfernt wird.
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Gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Position
oder/und Orientierung der Kanüle relativ zu dem ersten
Tisch einstellbar. Eine solche Einstellung einer Position oder/und einer
Orientierung der Kanüle ist während eines Betriebs
der Partikelstrahlsäule in der Regel nicht notwendig. Ein
Ausmaß einer solchen Positionsänderung oder/und
Orientierungsänderung der Kanüle relativ zu dem
ersten Tisch ist dabei wesentlich kleiner, wie etwa um einen Faktor
10 bis 100, als ein Ausmaß einer Positionsänderung
des ersten Tisches relativ zu dem Sockel. Eine solche Einstellung
einer Position und/oder Orientierung der Kanüle relativ
zu dem ersten Tisch ist somit zum Zweck einer anfänglichen Justierung
des Bearbeitungssystems bereitgestellt.
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Gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt
die Gaszuführeinrichtung ein Substanzreservoir zur Aufnahme
eines Vorrats einer Substanz, welche durch die Kanüle in
Form von Gas zugeführt werden kann. Damit kann eine im
wesentlichen autarke Gaszuführeinrichtung bereitgestellt
werden, welche in Gänze innerhalb eines Vakuumgefäßes
aufgenommen werden kann. Es sind somit keine Gaszuleitungen von
sich außerhalb des Vakuumgefäßes befindlichen
Vorratsgefäßen zu der Gaszuführeinrichtung
im Innern des Vakuumgefäßes erforderlich. Damit
kann eine kompakte Gaszuführeinrichtung bereitgestellt
werden, welche auf einfache Weise innerhalb eines bestehenden Partikelmikroskops,
wie etwa eines Elektronenmikroskops, eingebaut werden kann. Gemäß einer
Ausführungsform ist dabei auch keine separate Gasflußsteuerung durch
die Kanüle der Gaszuführeinrichtung erforderlich.
Eine Gaszufuhr von außerhalb des Vakuumgefäßes
ist eine alternative technische Möglichkeit. Das Substanzreservoir
kann eine Vorrichtung zum Kühlen und/oder Heizen umfassen,
um die darin befindliche Substanz geeignet zu temperieren, z. B.
zur Steuerung eines Gasflußes durch die Kanüle.
Das zuzuführende Gas kann dabei gewonnen werden aus Feststoffen,
welche sublimieren; Flüssigstoffen, welche einen ausreichend
hohen Dampfdruck aufweisen; und Gasen, welche in einem Behälter
mit kleiner Apertur gespeichert werden.
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Gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Partikelstrahlsäule
und das Substanzreservoir gemeinsam innerhalb eines Vakuumgefäßes
angeordnet.
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Gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Substanzreservoir
zusammen mit der Kanüle an dem ersten Tisch angebracht. Damit
ist eine besonders kompakte Gaszuführeinrichtung bereitgestellt,
welche einfach in ein bestehendes Elektronenmikroskop eingebaut
werden kann. Das Substanzreservoir kann auch an einer Wand des Vakuumgefäßes
angebracht sein, wobei eine Gasleitung, wie etwa ein Schlauch, von
dem Substanzreservoir zu der Kanüle geführt wird.
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Gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt
die Gaszuführeinrichtung ein zwischen dem Substanzreservoir
und der Kanüle angeordnetes Absperrventil. Das Absperrventil
kann durch eine Steuerung außerhalb des Vakuumgefäßes
gesteuert werden, um bei offenem Absperrsystem eine Bearbeitung
einer Stelle des Objekts und bei geschlossenem Absperrventil ein
Inspizieren dieser Stelle des Objekts noch besser vornehmen zu können.
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Gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt
das Absperrventil einen Aktuator, um das Absperrventil während
eines Betriebs der Partikelstrahlsäule zu betätigen.
Auch kann ein mechanisches Ventil bereitgestellt sein, welches das
Absperren nur bei geöffnetem Vakuumgefäß oder
außerhalb des Vakuumgefäßes erlaubt.
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Gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Bearbeitungsverfahren
bereitgestellt, welches umfaßt: Positionieren eines Teilbereichs
eines Objekts in einem Ob jektfeld einer Partikelstrahlsäule,
wobei eine Austrittsöffnung einer Kanüle nahe
dem Objektfeld angeordnet ist; Bearbeiten des Objekts durch Zuführen
von Gas durch die Kanüle und Aktivieren des Gases mit der
Partikelstrahlsäule; Beenden des Bearbeitens des Objekts
durch Wegbewegen der Kanüle, so daß deren Austrittsöffnung
entfernt dem Objektfeld der Partikelstrahlsäule angeordnet
ist; Positionieren des Teilbereichs des Objekts in dem Objektfeld
der Partikelstrahlsäule, wobei die Austrittsöffnung
der Kanüle entfernt von dem Objektfeld angeordnet ist;
und Aufnehmen eines mikroskopischen Bildes des Teilbereiches des
Objekts mit der Partikelstrahlsäule.
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Hierbei
wird ein Partikelstrahl auf einen Teilbereich des Objekts gerichtet
und eine Gasdüse bzw. Austrittsöffnung derart
ausgerichtet, um ausreichend Reaktionsgas durch Fluß aus
der Düse an dem Teilbereich des Objekts bereitzustellen.
Damit kann der Teilbereich des Objekts nach Aktivieren des Gases mit
der Partikelstrahlsäule bearbeitet werden, was ein Abtragen
von Material und/oder Abscheiden von Material umfaßt. Das
Bearbeiten des Objekts wird dadurch beendet, daß die Kanüle
weg bewegt wird, so daß deren Austrittsöffnung
nicht mehr in der Nähe eines Auftreffpunktes des Partikelstrahls
angeordnet ist. Dabei kann auch das Objekt synchron wegbewegt werden,
so daß ein anderer Teilbereich des Objekts von dem Partikelstrahl
getroffen wird. Um eine Inspektion des Teilbereichs des Objekts
durchzuführen, wird das Objekt verlagert, um den Partikelstrahl wiederum
auf diesen Teilbereich des Objekts auftreffen zu lassen. Somit kann
ein mikroskopisches Bild, wie etwa ein elektronenmikroskopisches
Bild, dieses Teilbereiches des Objekts aufgenommen werden, ohne
diesen Teilbereich zu bearbeiten, da Reaktionsgas in diesem Bereich
nicht in ausreichender Menge vorhanden ist.
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Das
Aufnehmen des mikroskopischen Bildes kann ein Abrastern (Scannen)
des Partikelstrahls, insbesondere eines Innen- oder Elektronenstrahls, über
den Teilbereich des Objektes sowie ein Detektieren von von der Oberfläche
des Objektes ausgehenden Teilchen, wie etwa Ionen, Elektronen oder Photonen
umfassen.
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Gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung tritt während
des Bearbeitens des Objekts und während des Aufnehmens
des elektronenmikroskopischen Bildes gleichermaßen Gas
aus der Kanüle. Somit erfordert diese Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Verfahrens nicht, daß ein Gasfluß aus
der Kanüle gesteuert wird. Eine Auswahl zwischen einer
Bearbeitung des Objekts und einem Aufnehmen eines mikroskopischen
Bildes erfolgt stattdessen durch entsprechendes Verlagern der Kanüle
relativ zu dem Teilbereich des Objekts und des Partikelstrahles
relativ zum dem Teilbereich.
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Gemäß einer
Ausfühungsform ist die Kanüle aus nicht magnetisierbarem
Material, welches chemisch inert ist und ist zur Vermeidung von
Aufladungen oberflächlich metallbeschichtet (z. B. ein Gold-beschichtetes
Glas- oder Teflonröhrchen).
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Gemäß einer
Ausführungsform wird eine Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Bearbeitungssystems zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Bearbeitungsverfahrens verwendet.
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Die
Erfindung wird nun mit Bezug auf die angehängten Zeichnungen
erläutert. In den Figuren zeigen
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1 eine
Ausführungsform eines Bearbeitungssystems gemäß der
vorliegenden Erfindung,
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2a, 2b, 2c jeweils
eine Ansicht aus verschiedenen Richtungen einer Ausführungsform
eines Bearbeitungssystems gemäß der vorliegenden
Erfindung,
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3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f Schritte
einer Ausführungsform eines Bearbeitungsverfahrens gemäß der
vorliegenden Erfindung,
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4a, 4b jeweils
Ausführungsformen einer Gaszuführeinrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung,
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5a, 5b, 5c, 5d jeweils
eine Ausführungsform einer Kanüle, welche in Ausführungsformen
eines Bearbeitungssystems gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet werden kann, und
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6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6f eine
Ausführungsform eines Bearbeitungssystems gemäß der
vorliegenden Erfindung bzw. Schritte einer Ausführungsform
eines Bearbeitungsverfahrens gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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1 illustriert
in Schnittansicht ein System 1 zum Bearbeiten einer Oberfläche
eines Objekts gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Das System 1 umfaßt
eine als Kathode ausgelegte Elektronenquelle 3 zum Erzeugen
eines Elektronenstrahls 8 entlang einer Achse 15.
Das System 1 umfaßt weiterhin Fokussier-/Ablenkelemente 19 zum
Ablenken und Fokussieren des Elektronenstrahls 8. Der Elektronenstrahl 8 verläuft
innerhalb eines Strahlrohrs 5, welches über einen
Elektrodenanschluß 7 mit einer Spannungsquelle
verbunden ist. Damit kann das Strahlrohr 5 auf ein vorbestimmtes Potential
gelegt werden, zum Beispiel +8 kV. Das an das Strahlrohr 5 angelegte
Potential führt dazu, daß ein elektrisches Feld
in dem Raumbereich zwischen der Elektronenquelle 3 und
dem Strahlrohr 5 und innerhalb des Strahlrohrs 5 erzeugt
wird, welches die Elektronen auf die Oberfläche 33a des
Objekts 33 hin beschleunigt. Der Elektronenstrahl bewegt
sich hierbei entlang der Achse 15, sodaß ein Objektfeld 75 des
Elektronenstrahls in dem Bearbeitungspunkt 35 der Oberfläche 33a des
Objekts 33 liegt. Das Objektfeld der Elektronenstrahlsäule
wird auch als Auftreffpunkt 75 des Elektronenstrahls 8 bezeichnet.
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Zur
Fokussierung des Elektronenstrahls ist die Fokussierlinse 11 ringförmig
um den Elektronenstrahl 8 angeordnet. Die Fokussierlinse 11 ist
eine Kombination aus einer magnetischen Linse und einer elektrostatischen
Immersionslinse. Die magnetische Linse umfaßt dabei einen
inneren Polschuh 10 und einen äußeren
Polschuh 9. Durch Stromfluß in der Spule 13 entsteht
durch Induktion ein magnetischer Fluß durch die Polschuhe 9, 10,
so daß ein Magnetfeld im Bereich eines axialen Spaltes 16 austritt.
Dieses Magnetfeld führt zur Fokussierung des Elektronenstrahls 8 auf
ein Objektfeld 75 der Elektronenstrahlsäule, in
welchem in 1 der Bearbeitungspunkt 35 der
Oberfläche 33a des Objekts 33 angeordnet
ist.
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Eine
Elektrodenplatte 18 kann über einen Elektrodenanschluß 18' mit
einer Spannungsquelle verbunden werden, um ein Potential an die
Elektrodenplatte 18 anzulegen. Durch Anlegen einer geeigneten
Spannung zwischen dem Strahlrohr 5 und der Elektrodenplatte 18 ist
es möglich, die Primärelektronen, welche aus der
Elektronenquelle 3 austreten und zunächst durch
das elektrische Feld zwischen Elektronenquelle und Strahlrohr 5 beschleunigt
werden, auf eine Primärenergie von weniger als 8 keV abzubremsen,
bevor sie auf den Punkt 35 auftreffen. Eine Energie von
z. B. 1 keV ist geeignet, eine Abscheidung von Material oder eine
Abtragung von Material an dem Punkt 35 der Oberfläche 33a des
Objekts 33 bei Zuführen eines Reaktionsgases durchzuführen.
Es sind jedoch auch höhere Energien möglich.
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Eine
weitere Funktion der Elektrodenplatte 18 ist es, ein Zugfeld
zwischen der Oberfläche 33a des Objekts 33 und
der Elektrodenplatte 18 aufzubauen, um aus dem Objekt 33 bei
Auftreffen des Elektronenstrahls 8 austretende Elektronen
zum Elektronendetektor 17 gelangen zu lassen. Durch Abrastern
eines Oberflächenbereiches der Oberfläche 33a des
Objekts 33 um die Bearbeitungsstelle 35 und Detektieren
der austretenden Elektronen mittels des Detektors 17 ist
es möglich, ein elektronenmikroskopisches Bild von dem
Oberflächenbereich um die Bearbeitungsstelle 35 herum
aufzunehmen. Das derart aufgenommene elektronenmikroskopische Bild gibt
somit einen Bearbeitungszustand des Oberflächenbereichs
des Objekts wieder und ermöglicht so eine weitere Bearbeitung
zu steuern.
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In
dieser Ausführungsform ist der Elektronendetektor 17 als
Inlens-Detektor ausgebildet. Andere Ausführungsformen stellen
einen Elektronendetektor außerhalb der Fokussierlinse 11 bereit.
Alle bis dorthin beschriebenen Elemente zur Erzeugung, Ablenkung,
Fokussierung und Detektion von Elektronen bilden die Elektronenstrahlsäule 26.
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Während
einer Bearbeitung bzw. Inspektion des Objekts 33 durch
das Bearbeitungssystem 1 der vorliegenden Erfindung ist
das Objekt 33 auf einer Objekthalterung 24 gehaltert.
Die Objekthalterung 24 umfaßt einen Sockel 20,
einen ersten Tisch 21, einen zweiten Tisch 22 und
einen dritten Tisch 23. Durch einen Aktuator 41 ist
der erste Tisch 21 relativ zu dem Sockel 20 entlang
einer ersten Richtung 41' verschiebbar. Der Sockel 20 ist
dabei, typischerweise über eine Wand des Vakuumgefäßes,
fest mit der Elektronenstrahlsäule 26 verbunden. Über
einen Aktuator 42 ist der zweite Tisch 22 relativ
zu dem ersten Tisch 21 in einer zweiten Richtung 42' relativ
zu dem ersten Tisch 21 verschiebbar. Über einen
Aktuator 43 ist der dritte Tisch 23 relativ zu
dem zweiten Tisch 22 um eine Achse 43' drehbar.
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Das
Bearbeitungssystem 1 ist durch ein Vakuumgefäß 2 begrenzt,
welche durch geeignete Vakuumpumpen evakuiert werden kann. Die Aktuatoren 41, 42 und 43 sind
mit einer Steuerung außerhalb des Vakuumgefäßes 2 verbunden,
um Verlagerungen der Tische 21, 22 und 23 relativ
zueinander bzw. relativ zu dem Sockel 20 auszuführen.
Damit sind derartige Verlagerungen während eines Betriebs
der Elektronenstrahlsäule ermöglicht. Statt der
Aktuatoren 41, 42 und 43 können
mechanische Antriebe zum Einsatz kommen.
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Das
Bearbeitungssystem 1 umfaßt weiterhin eine Gaszuführeinrichtung 28.
Die Gaszuführeinrichtung 28 umfaßt eine
Kanüle 30 mit einer Kanülenaustrittsöffnung 30',
ein Gasreservoir 31, Stellschrauben 441 , 442 und 443 und
eine Halterung bzw. ein Gestänge 32. Statt Stellschrauben 441 , 442 und 443 können andere Justierelemente
bereitgestellt werden. Die Halterung 32 der Gaszuführeinrichtung 28 ist
dabei fest aber abnehmbar, z. B. über eine Steckhalterung oder
einen Bajonettverschluß, mit dem ersten Tisch 21 der
Objekthalterung 24 verbunden. Die Kanülenaustrittsöffnung 30' der
Kanüle 30 der Gaszuführeinrichtung 28 ist
auf die Bearbeitungsstelle 35 der Oberfläche 33a des
Objekts 33 gerichtet bzw. in der Nähe der Bearbeitungsstelle 35 angeordnet,
um der Bearbeitungsstelle 35 gezielt Reaktionsgas zuzuführen.
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In
der in 1 dargestellten Ausführungsform trifft
gleichzeitig der Elektronenstrahl 8 auf die Bearbeitungsstelle 35 der
Oberfläche 33a des Objekts 33 auf, um
auf der Oberfläche 33a des Objekts 33 adsorbierte
Reaktionsgasmoleküle oder Reaktionsgaselemente oder in
dem Raumbereich um die Bearbeitungsstelle 35 herum befindliche
Reaktionsgasmoleküle oder Reaktionsgaselemente zu aktivieren,
um eine Abscheidung von Material oder eine Abtragung von Material
an der Bearbeitungsstelle 35 durchzuführen. Auch
kann bei Zuführung etwa eines Inertgases, welches durch
den Elektronenstrahl ionisiert wird und auf die Oberfläche
auftrifft, eine Ladungsneutralisation der Oberfläche bewirkt
werden.
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Um
die Gaszuführeinrichtung 28 örtlich auszurichten,
um die Kanülenaustrittsöffnung 30' in
die Nähe des Auftreffpunktes 75 des Elektronenstrahls auf
die Oberfläche 33a des Objekts 33 zu
bringen, ist eine Einstellschraube 441 zur
Justierung, etwa durch eine Verschiebung, der Kanülenaustrittsöffnung 30' in
der ersten Richtung 41', eine Einstellschraube 442 zur Justierung der Kanülenaustrittsöffnung 30' in
der zweiten Richtung 42' und eine Einstellschraube 443 zur Justierung der Kanülenaustrittsöffnung 30' in
einer dritten Richtung z senkrecht zu der ersten und zweiten Richtung
bereitgestellt. Derartige Justierungen können durch Verschiebungen
und/oder Verdrehungen ausgeführt werden. Die Einstellschrauben sind
jedoch typischerweise nicht von außerhalb des Vakuumgefäßes 2 ansteuerbar,
sondern lediglich bereitgestellt, um eine anfängliche Justierung
der Kanülenaustrittsöffnung 30' relativ
zu dem Auftreffpunkt 75 des Elektronenstrahls 8 zu
ermöglichen. Die Einstellschrauben können jedoch
in anderen Ausführungsformen von außen ansteuerbar
sein. Während eines tatsächlichen Betriebes einer
Bearbeitung oder Inspektion eines Objektes ist eine örtliche
Lage der Kanülenaustrittsöffnung 30' relativ
zu dem ersten Tisch 21 fest.
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2a, 2b und 2c zeigen
Ansichten aus verschiedenen Richtungen senkrecht zueinander einer
weiteren Ausführungsform 1a eines Bearbeitungssystems
gemäß der vorliegenden Erfindung. 2a zeigt
eine Seitenansicht des Bearbeitungssystems 1a in gleicher
Sichtweise wie das Bearbeitungssystem 1, welches in der 1 illustriert ist.
Gleiche oder ähnliche Komponenten in beiden Figuren sind
mit der gleichen Bezugsziffer gekennzeichnet, wobei in 2a, 2b und 2c jeweils
an einige dieser der Buchstabe "a" angehängt ist. Das Vakuumgefäß ist
jedoch mit Bezugsnummer 2a' gekennzeichnet. Eine Funktionsweise
gleicher Komponenten ist analog zu der mit Bezug auf 1 beschriebenen.
Somit kann eine Beschreibung dieser Komponenten der Beschreibung
der 1 entnommen werden.
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2c illustriert
eine Ansicht des Bearbeitungssystems 1a in Richtung der
Pfeile 2c, welche in 2a illustriert
sind. 2b zeigt eine Ansicht des Bearbeitungssystems 1a gemäß der
vorliegenden Erfindung in Richtung der Pfeile 2b, welche
in 2c illustriert sind. In 2a, 2b und 2c sind weiterhin
Fenster 102 illustriert, die in Wände des Vakuumgefäßes 2a eingelassen
sind, um eine Beobachtung des Innerraums des Vakuumgefäßes 2a' von
außen zu erlauben.
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3a, 3b, 3c, 3d, 3e und 3f illustrieren
eine Ausführungsform eines Bearbeitungsverfahrens gemäß der
vorliegenden Erfindung. Die Paare der 3a bzw. 3b, 3c bzw. 3d sowie 3e bzw. 3f zeigen
dabei jeweils während verschiedener Verfahrensschritte eine
Seitenansicht bzw. eine Draufsicht des Bearbeitungssystems 1a gemäß der
vorliegenden Erfindung in analoger Weise wie die 2a bzw. 2c.
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In 3a ist
illustriert, daß zunächst eine Bearbeitungsstelle 35 so
positioniert wird, daß der Elektronenstrahl 8 auf
diese Stelle auftrifft. Somit ist dieser Teilbereich 35 des
Objekts 33 in einem Objektfeld 75 der Elektronenstrahlsäule 26 positioniert.
Gleichzeitig ist die Kanülenaustrittsöffnung 30a' nahe
an der Bearbeitungsstelle 35 angeordnet, um Gas aus dem
Gasreservoir 31a zu der Bearbeitungsstelle 35 zuzuführen.
Damit wird Reaktionsgas, welches sich in einem Raumbereich um die
Bearbeitungsstelle 35 befindet bzw. auf der Oberfläche
des Objekts an der Bearbeitungsstelle 35 adsorbiert ist,
durch den Elektronenstrahl 8 aktiviert, um zu einer Abscheidung
von Material auf die Oberfläche des Objekts 33 bzw.
zu einer Abtragung von Material von der Oberfläche des Objekts 33 oder
auch zu einer Ladungskompensation von Oberflächenladungen
der Oberfläche des Objektes 33 zu führen.
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Hierbei
ist es wünschenswert, einen Bearbeitungszustand der Bearbeitungsstelle 35 des
Objekts 33 festzustellen, um zu bestimmen, ob ein gewünschter
Bearbeitungsfortschritt der Bearbeitungsstelle 35 erreicht
ist. Um dies zu ermöglichen, ohne gleichzeitig durch den
Partikelstrahl eine Aktivierung zu bewirken, wird zunächst
der erste Tisch 21a relativ zu dem Sockel 20a in
Richtung des Pfeils 121 verschoben, so daß die
Kanülenaustrittsöffnung 30a' der Kanüle 30a der
Gaszuführeinrichtung 28a entfernt von dem Auftreffpunkt 75 des
Elektronenstrahls angeordnet ist. Der Zustand nach einer solchen
Verlagerung ist in der 3c in Seitenansicht und in der 3d in
einer Draufsicht illustriert. Da die Gaszuführeinrichtung 28a und
damit die Kanülenaustrittsöffnung 30a' über
das Gestänge 32a mit dem ersten Tisch 21a fest
verbunden sind, ist zur Verlagerung der Gaszuführeinrichtung 28a eine
Verschiebung des ersten Tisches 21a relativ zu dem Sockel 20a erforderlich.
Synchron mit einer Verschiebung des ersten Tisches 21a wird
auch der darauf gelagerte zweite Tisch 22a sowie der auf
dem zweiten Tisch 22a gelagerte dritte Tisch 23a in
gleicher Weise verschoben. Damit wird auch die Bearbeitungsstelle 35 des
Objekts 33 an einen Ort verschoben, welcher entfernt von
dem Auftreffpunkt 75 des Elektronenstrahls 8 angeordnet
ist.
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Um
die Bearbeitungsstelle 35 in die Nähe des Auftreffpunktes 75 des
Elektronenstrahls zu bringen, wird in einem nächsten Verfahrensschritt
des Verfahrens zum Bearbeiten eines Objekts der dritte Tisch 23a relativ
zu dem zweiten Tisch 22a verdreht (durch den Pfeil 123 in 3e angedeutet),
bis die Bearbeitungsstelle 35 mit dem Auftreffpunkt 75 des Elektronenstrahls 8 zusammenfällt.
Der Zustand nach einem solchen Verdrehen ist in 3e und 3f gezeigt.
In dem in den 3a bis 3f illustrierten
Verfahren beträgt ein Drehwinkel 180°. Je nach
einer Anordnung der Bearbeitungsstelle 35 kann der Drehwinkel
größer oder kleiner als 180° sein. Aus
den 3e und 3f ist
ersichtlich, daß nach dem Verdrehen der dritten Platte 23a relativ
zu der zweiten Platte 22a die Kanülenaustrittsöffnung 30a' entfernt
von dem Auftreffpunkt 75 des Elektronenstrahls 8 und
auch entfernt von der Bearbeitungsstelle 35 des Objekts 33 angeordnet
ist. In dieser in 3e und 3f illustrierten
Anordnung kann somit ein elektronenmikroskopisches Bild der Bearbeitungsstelle 35 des
Objekts 33 mit Hilfe des Elektronenstrahls 8,
welcher einen Bereich um die Bearbeitungsstelle 35 abtastet,
aufgenommen werden, ohne daß es zu einer signifikanten
Reaktion kommt, da keine ausreichende Menge an Reaktionsgas vorhanden ist.
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Statt
zunächst den ersten Tisch 21a zu verschieben und
dann den dritten Tisch 23a zu drehen, kann auch zuerst
der dritte Tisch 23a verdreht und dann der erste Tisch 21a verschoben
werden oder beide Operationen können gleichzeitig erfolgen.
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Das
elektronenmikroskopische Bild kann sodann herangezogen werden, um
einen Bearbeitungszustand bzw. einen Bearbeitungsfortschritt der Bearbeitungsstelle 35 des
Objekts 33 zu bestimmen. Je nach bestimmtem Bearbeitungszustand
bzw. Bearbeitungsfortschritt kann ein weiteres Abscheiden von Material
auf die Bearbeitungsstelle 35 oder Abtragen von Material
von der Bearbeitungsstelle 35 erforderlich sein. In diesem
Falle kann der dritte Tisch 23a relativ zu dem zweiten
Tisch 22a zurückgedreht werden, um wiederum von
einem Zustand, welcher in den 3e und 3f illustriert
ist, in einen Zustand zu gelangen, welcher in den 3c und 3d illustriert
ist. Von dem letztgenannten Zustand wird sodann der erste Tisch 21a relativ
zu dem Sockel 20a zurückverschoben, um in einen
Zustand zu gelangen, welcher in den 3a und 3b illustriert
ist. Dieser Zustand ist durch eine Anordnung charakterisiert, wobei
die Bearbeitungsstelle 35 des Objekts 33 in einem
Auftreffpunkt 75 des Elektronenstrahls 8 liegt
und wobei die Kanülenaustrittsöffnung 30a' der Gaszuführeinrichtung 28a in
der Nähe der Bearbeitungsstelle 35 angeordnet
ist, so daß ermöglicht ist, Gas nahe der Bearbeitungsstelle 35 durch
den Elektronenstrahl 8 zu aktivieren, um die Bearbeitungsstelle 35 zu
bearbeiten.
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Wie
in den 3b, 3d und 3f in Draufsicht
des Bearbeitungssystems 1a gemäß der vorliegenden
Erfindung illustriert ist, erfolgt eine Verschiebung des ersten
Tisches 21a relativ zu dem Sockel 20a in der ersten
Richtung 41' und ist eine Verschiebung des zweiten Tisches 22a relativ
zu dem ersten Tisch 21a in einer Richtung 42' ermöglicht.
Es ist ersichtlich, daß die Verschiebungsrichtungen 41' und 42' senkrecht
aufeinander stehen.
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Sobald
eine Bearbeitung einer Bearbeitungsstelle 35 beendet worden
ist, kann eine weitere Bearbeitungsstelle zum Bearbeiten wie folgt
angefahren werden: der zweite Tisch 22a wird relativ zu dem
ersten Tisch 21a in einer Richtung 42' verschoben
und der dritte Tisch 23a wird relativ zu dem zweiten Tisch 22a um
eine Achse 43' verdreht, bis die weitere Bearbeitungsstelle
in dem Auftreffpunkt 75 des Elektronenstrahls 8 zu
liegen kommt. Da zu diesem Anfahren der weiteren Bearbeitungsstelle 35 der erste
Tisch 21a relativ zu dem Sockel 20a nicht verschoben
wurde, verbleibt eine Kanülenaustrittsöffnung 30a' der
Gaszuführeinrichtung 28a an einer unveränderten
Stelle relativ zum Auftreffpunkt 75 des Elektronenstrahls,
um somit in der Nähe der weiteren Bearbeitungsstelle angeordnet
zu sein. Damit kann eine Bearbeitung an nahezu beliebigen Stellen
des Objekts durchgeführt werden, um dort Abscheidungen
von Material oder Abtragungen von Material durchzuführen.
Weiterhin kann auch diese weitere Bearbeitungsstelle durch Verschieben
des ersten Tisches 21a relativ zu dem Sockel 20a und
Verdrehen des dritten Tisches 23a relativ zu dem zweiten
Tisch 22a durch den Elektronenstrahl 8 bei weitgehender Abwesenheit
von Reaktionsgas inspiziert werden, um somit ein elektronenmikroskopisches
Bild dieser weiteren Bearbeitungsstelle aufnehmen zu können.
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4a und 4b illustrieren
schematische Explosionszeichnungen von Ausführungsformen 28b und 28c von
Gaszuführeinrichtungen gemäß der vorliegenden
Erfindung. 4a illustriert eine Gaszuführeinrichtung 28b,
welche ein Substanzreservoir 31b mit einer Substanz 31b',
ein Zwischenstück 58b, ein Winkelstück 50b und
eine Kanüle 30b umfaßt. Die Gaszuführeinrichtung 28b umfaßt
weiterhin ein Verbindungsteil 57b, welches mit dem Gestänge 32b verbunden
ist. Das Gestänge 32b kann mit Hilfe einer Schraube 62 an
eine Probenhalterung eines Elektronenmikroskops angebracht werden.
In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist die
Gaszuführeinrichtung 28b an den ersten Tisch 21 bzw. 21a der in
den 1 bzw. 2 dargestellten
Ausführungsformen 1 bzw. 1a angebracht.
Damit kann eine feste Verbindung zwischen der Gaszuführeinrichtung 28b und
dem ersten Tisch 21 bzw. 21a sichergestellt werden.
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Die
Kanüle 30b der Gaszuführeinrichtung 28b ist
aus einem nicht magnetisierbaren, elektrisch leitfähigen
Material gefertigt. In einem sich von der Kanülenaustrittsöffnung 30b' erstreckenden
ersten Abschnitt nimmt die Kanüle 30b eine röhrenförmige Form
mit einer kleinen Querschnittsfläche an. Ein Durchmesser
der Querschnittsfläche dieses Abschnittes der Kanüle 30b liegt
in einem Bereich von 1 bis 2 mm. In einem zweiten Abschnitt zu einer
Kupplung 54b hin vergrößert sich die
Querschnittsfläche der Kanüle, um einen Durchmesser
im Bereich von 5 bis 8 mm aufzuweisen.
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Durch
das Kupplungsstück 54b kann die Kanüle 30b über
ein Kupplungsstück 51b mit dem Winkelstück 50b gasdicht
verbunden werden. Das Winkelstück 50b ist aus
einem inerten, korrosionsfesten Material (zum Beispiel Edelstahl)
gefertigt. Durch das Winkelstück 50b kann ein
hoher Einstellwinkel erreicht werden, so daß die Kanüle 30b anderen
Komponenten innerhalb des Bearbeitungssystems 1 bzw. 1a nicht
im Wege ist. Der durch das Winkelstück be reitgestellte
Beugewinkel kann zwischen 0° bis 90° liegen. Das
Winkelstück 50b kann gasdicht mit dem Zwischenstück 58b über
das Kupplungsstück 52b des Winkelstücks 50b und
das Kupplungsstück 56b des Zwischenstücks 58b verbunden
werden. Das Zwischenstück 58b kann wiederum gasdicht
mit dem Substanzreservoir 31b über das Kupplungsstück 60b des
Zwischenstücks 58b und das Kupplungsstück 61b des
Reservoirs 31b verbunden werden.
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Durch
die röhrenförmige Aussparung 59b des
Zwischenstückes 58b, die röhrenförmige
Aussparung 53b innerhalb des Winkelstücks 50b und
die röhrenförmige Aussparung 55b der
Kanüle 30b kann somit Substanz 31b',
welche sich innerhalb des Substanzreservoirs 31b befindet,
zu der Kanülenaustrittsöffnung 30b' gelangen.
Diese Substanz 31b' kann in fester, flüssiger
oder gasförmiger Form in dem Substanzreservoirs 31b gespeichert
sein. Damit kann ein sich aus der Substanz bildendes Reaktionsgas
einer Bearbeitungsstelle eines Objekts zugeführt werden,
welche sich in der Nähe der Kanülenaustrittsöffnung 30b' befindet.
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Das
Substanzreservoir ist aus einem inerten, korrosionsfesten Material
(zum Beispiel Glas oder Edelstahl) hergestellt. Ein Substanzreservoir
aus Glas ist von Vorteil, da jederzeit der Füllstand überprüft
werden kann. Weiterhin kann in dem Substanzreservoir anstatt eines
Gases oder zusätzlich zu einem Gas ein flüssiger
Stoff oder ein fester Stoff, wie etwa ein Vorläuferstoff
(Precursor-Stoff), enthalten sein. Dieser Precursor-Stoff ist oft
leicht zersetzbar, wobei eine Überprüfung des
Zustandes des Precursor-Stoffes bei Verwendung eines aus Glas gefertigten
Substanzreservoirs 31b vorteilhaft ermöglicht
ist. Ein fester Precursor-Stoff verdampft während eines Betriebes
innerhalb des Bearbeitungssystems 1 bzw. 1a durch
seinen eigenen Dampfdruck und strömt durch das nur wenige
Zentimeter lange durch die röhrenförmigen Hohlräume gebildete
Gasleitungssystem zur Kanülenaustrittsöffnung 30b'.
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Eine
Gesamtausdehnung der Gaszuführeinrichtung 28b in
einer Richtung maximaler Ausdehnung liegt in einem Bereich von 5
bis 15 cm. Aufgrund der geringen Größe ist die
Gaszuführeinrichtung 28b leicht in ein Vakuumgefäß integrierbar.
Es ist nicht erforderlich, einen speziellen Kammerflansch vorzusehen,
um Gas von außerhalb des Vakuumgefäßes
zu der Gaszuführeinrichtung zuzuführen.
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4b zeigt
eine weitere Ausführungsform 28c eines Gaszuführsystems
gemäß der vorliegenden Erfindung. Ähnliche
Komponenten sind wiederum mit ähnlichen Bezugszeichen bezeichnet
und deren Beschreibung kann der Beschreibung der 4a entnommen
werden.
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Zusätzlich
zu den Komponenten der in 4a dargestellten
Ausführungsform 28b einer Gaszuführeinrichtung
weist die in 4b dargestellte Gaszuführeinrichtung 28c eine
Absperreinrichtung 64c auf, welche zwischen dem Substanzreservoir 31c und
dem Zwischenstück 58c durch Kupplungsstücke 65c und 66c gasdicht
gekoppelt ist. Die Absperreinrichtung 64c kann zum Beispiel
einen Absperrhahn oder ein Absperrventil umfassen, welcher/welches
aus inertem korrosionsfestem Material (zum Beispiel Edelstahl) gefertigt
ist. Die Absperreinrichtung 64c kann rein mechanisch, pneumatisch oder
elektromechanisch über einen Aktuator betätigt werden,
oder kann ein Miniatur-Solenoid-Ventil sein. Eine Ansteuerung der
Absperreinrichtung 64c von außerhalb des Vakuumgefäßes 2 bzw. 2a ist über
die Steuerleitung 67 ermöglicht.
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Ein
weiterer Unterschied zwischen der Gaszuführeinrichtung 28b,
welche in 4a illustriert ist, und der
Gaszuführeinrichtung 28c, welche in 4b illustriert ist,
besteht darin, daß die Gaszuführeinrichtung 28c weiterhin
Justierelemente 44c1 , 44c2 , 44c3 umfaßt.
Diese Justierelemente ermöglichen eine Verschiebung der
Kanülenaustrittsöffnung 30c' in drei zueinander
senkrechten Raumrichtungen 461 , 462 bzw. 463 .
Nach Befestigung der Gaszuführeinrichtung 28c an
dem ersten Tisch 21 bzw. 21a des Bearbeitungssystems 1 bzw. 1a kann
somit die Kanülenaustrittsöffnung 30c' durch
Verschiebungen in den drei zueinander senkrecht stehenden Raumrichtungen
in die Nähe eines Objektbereichs des Elektronenstrahls 8 bzw. 8a angeordnet
werden. Während eines Betriebs des Bearbeitungssystems 1 bzw. 1a können
die Justierelemente 44c1 , 44c2 und 44c3 nicht betätigt
werden. Insbesondere ist ein Hub dieser Justierelemente 10 bis 50
mal kleiner als ein Hub einer Verschiebung der ersten Platte 21 relativ
zu dem Sockel 20 bzw. der ersten Platte 21a relativ
zu dem Sockel 20a.
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5a, 5b, 5c,
und 5d zeigen Ausführungsformen 30d, 30e, 30f bzw. 30g von
Kanülen von Gaszuführeinrichtungen gemäß der
vorliegenden Erfindung. Die dargestellten Kanülen weisen verschiedene
Formen und Größen eines Längsschnitts
und verschiedene Formen und Größen eines Querschnitts
auf. Insbesondere weist die Kanüle 30f eine Vergrößerung
eines Querschnitts im Bereich der Kanülenaustrittsöffnung 30f' auf
und die Kanüle 30g weist in ihrem ersten Abschnitt
vor der Kanülenaustrittsöffnung 30g' einen
Knick auf.
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Bei
Verwendung eines durch eine externe Steuerung gesteuerten Ventils
innerhalb der Gaszuführeinrichtung kann die Gasabgabe aus
dem Gaszuführsystem auch von außen während
der Bearbeitung unterbrochen werden, um die Bearbeitungsstelle durch
Aufnahme eines elektronenmikroskopischen Bildes zu inspizieren,
ohne dabei gleichzeitig über das gesamte Bildfeld ungewollt
eine dünne Materialschicht abzuscheiden. Das Gaszuführsystem
kann weiterhin einen Heiz-/Kühlblock mit Peltierelement umfassen,
um das Gasreservoir bzw. die gesamte Gaszuführeinrichtung
erwärmen bzw. kühlen zu können. Damit
ist eine Erhöhung des Dampfdrucks bzw. eine Erniedrigung
des Dampfdrucks, etwa zur Steuerung einer Gasflußrate,
ermöglicht. Somit können sowohl extrem schwerflüchtige
als auch extrem leichtflüchtige Precursor-Materialien verwendet
werden. Als Verbindungsstücke kommen gasdichte Verbindungen
(zum Beispiel kegelförmig, zum Beispiel LuerLock) zur Anwendung.
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6a, 6b, 6c, 6d, 6e und 6f illustrieren
eine Ausführungsform 1b eines Bearbeitungssystems
gemäß der vorliegenden Erfindung bzw. Schritte
einer Ausführungsform eines Bearbeitungsverfahrens gemäß der
vorliegenden Erfindung. Die Paare der 6a bzw. 6b, 6c bzw. 6d sowie 6e bzw. 6f zeigen
dabei jeweils während verschiedener Verfahrensschritte eine
Seitenansicht bzw. eine Draufsicht des Bearbeitungssystems 1b gemäß der
vorliegenden Erfindung in analoger Weise wie die 2a bzw. 2c.
Das Bearbeitungssystem 1b hat viele Komponenten mit den
in 1 bzw. 2 dargestellten
Ausführungsformen 1 und 1a des Bearbeitungssystems
gemäß der vorliegenden Erfindung gemeinsam. Ein
Unterschied zu den vorher beschriebenen Ausführungsformen des
Bearbeitungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung
liegt jedoch in der Objekthalterung 24b zum Haltern des
Objektes 33. Wie auch die Halterungen 24 bzw. 24a der
Ausführungsformen 1 bzw. 1a umfaßt
auch die Objekthalterung 24b einen Sockel 20b,
einen ersten Tisch 21b, einen zweiten Tisch 22b und
einen dritten Tisch 23b. Der erste Tisch 21b ist relativ
zu dem Sockel 20b entlang einer ersten Richtung 41' verschiebbar.
Diese Verschiebung kann auch durch einen Aktuator erfolgen. Der
zweite Tisch 22b ist relativ zu dem ersten Tisch 21b in
einer zweiten Richtung 42' verschiebbar. Soweit entspricht
die Objekthalterung 24b im wesentlichen den Objekthalterungen 24 bzw. 24a der
Ausführungsformen 1 bzw. 1a des Bearbeitungssystems
gemäß der vorliegenden Erfindung. In der in den 6a bis 6f gezeigten
Ausführungsform ist jedoch der dritte Tisch 23b nicht
drehbar relativ zu dem zweiten Tisch 22b verlagerbar, sondern
er ist in der ersten Richtung 41' relativ zu dem zweiten
Tisch 22b verschiebbar.
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In 6a ist
illustriert, daß zunächst eine Bearbeitungsstelle 35 sowohl
in der Nähe der Kanülenaustrittsöffnung 30b' als
auch in den Auftreffpunkt 75 des Elektronenstrahls 8b positioniert
wird. Damit kann das Objekt 33 an der Bearbeitungsstelle 35 durch
von dem Elektronenstrahl 8b aktiviertes Reaktionsgas bearbeitet
werden.
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Um
einen Bearbeitungszustand der Bearbeitungsstelle 35 zu
inspizieren, wird in einem in den 6c und 6d illustrierten
zweiten Verfahrensschritt der erste Tisch 21b relativ zu
dem Sockel 20b in Richtung des Pfeils 121 verschoben,
so daß die Kanülenaustrittsöffnung 30b' der
Kanüle 30b der Gaszuführeinrichtung 28b entfernt
von dem Auftreffpunkt 75 des Elektronenstrahls 8b angeordnet
ist. Gleichzeitig ist der Auftreffpunkt 75 des Elektronenstrahls 8b entfernt
von der Bearbeitungsstelle 35 des Objekts 33 angeordnet.
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Um
die Bearbeitungsstelle 35 des Objekts 33 zu inspizieren,
wird in einem in den 6e und 6f illustrierten
dritten Bearbeitungsschritt der dritte Tisch 23b relativ
zu dem zweiten Tisch 22b in Richtung des Pfeils 121' verschoben,
bis der Auftreffpunkt 75 des Elektronenstrahls 8b auf
der Bearbeitungsstelle 35 des Objekts 33 zu liegen
kommt. Dabei ist die Kanülenaustrittsöffnung 30b' der
Gaszuführeinrichtung 28b weiterhin entfernt von
dem Auftreffpunkt 75 des Elektronenstrahls 8b angeordnet. Somit
kann unter weitgehender Abwesenheit von Reaktionsgas ein elektronenmikroskopisches
Bild der Bearbeitungsstelle 35 aufgenommen werden, um einen
Bearbeitungszustand der Bearbeitungsstelle 35 zu bestimmen.
Wie in dem in den 3a bis 3f illustrierten
Verfahren zum Bearbeiten eines Objekts kann dieses elektronenmikroskopische
Bild herangezogen werden, um zu entscheiden, ob eine weitere Bearbeitung
der Bearbeitungsstelle 35 notwendig ist.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird
ein Bearbeitungssystem bereitgestellt, wobei der dritte Tisch relativ
zu dem zweiten Tisch translatorisch verschiebbar und verdrehbar
gelagert ist.
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In
den oben beschriebenen Ausführungsformen eines Systems
zum Bearbeiten eines Objekts können alternativ Gaszuführeinrichtungen 28, 28a, 28b, 28c,
welche in 1, 2a bis 2c, 4a und 4b illustriert
sind, verwendet werden. Je nach Erfordernissen können die
in den 5a, 5b, 5c und 5d illustrierten
Kanülen 30d, 30e, 30f oder 30g zum
Einsatz kommen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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