-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Probenverschiebungsverfahren
in einem Ladungsteilchenstrahlgerät und das dieses Verfahren
automatisch ausführende Ladungsteilchenstrahlgerät
sowie eine Probe für ein Transmissionselektronenmikroskop.
-
In
den vergangenen Jahren wurde im Anschluss an eine Mikroausführung
der Struktur eines Halbleiterbauelements die Tatsache untersucht,
dass ein bestimmter Mikroteil des Halbleiterbauelements durch ein
Transmissionselektronenmikroskop (im Folgenden auch TEM genannt)
beobachtet wird, um ihn dadurch zu bewerten oder anschließend
eine zusätzliche Bearbeitung durchzuführen und
er teilweise implementiert wird.
-
Um
den bestimmten Mikroteil des Halbleiterbauelements durch das TEM
zu beobachten, wird eine Probenvorbereitung notwendig, bei der eine Probe
gebildet wird, indem eine Fläche eines Probensubstrates
mit einem Ladungsteilchenstrahl bestrahlt wird, um dadurch den bestimmten
Mikroteil zu trennen, wobei diese Probe aus dem Probensubstrat durch
Verwendung eines Manipulators herausgelöst und bewegt wird
und zur Beobachtung auf einem Probenhalter befestigt wird.
-
Bisher
wird in dem Fall, wo die auf der Oberfläche des Probensubstrates
vorbereitete Probe zum Probenhalter transportiert wird, hauptsächlich
eine Sonde verwendet. Beim Transport der Probe durch die Sonde gibt
es das Problem, die Probe durch Auftragung oder dergleichen mit
der Sonde verbinden zu müssen, wobei wegen dieser Verbindungsarbeit
die Arbeitsleistung abnimmt und außerdem die Arbeitszeit
lang wird.
-
Als
man dabei war diese Probleme zu lösen, wurde unlängst
der Sachverhalt entwickelt, dass die Probe durch Greifen transportiert
wird, indem eine sehr kleine Probengreifeinrichtung, eine so genannte Nanopinzette
verwendet wird, die ein Paar von linken/rechten Armen aufweist (siehe
z. B. Patentdokumente 1 bis 5).
- [Patentdokument 1] Amtsblatt JP-A-8-257926
- [Patentdokument 2] Amtsblatt JP-A-8-192382
- [Patentdokument 3] Amtsblatt Japanisches
Patent Nr. 3109220
- [Patentdokument 4] Amtsblatt JP-A-2003-65905
- [Patentdokument 5] Amtsblatt Japanisches
Patent Nr. 3495037
-
Die
Technik der sehr kleinen Probengreifeinrichtung, die in den oben
erwähnten Patentdokumenten beschrieben ist, wird etwa in
eine eingeteilt, bei der die linken/rechten Arme gleichzeitig durch
eine Antriebseinrichtung wie ein elektrostatisches Antriebselement,
ein elektromagnetischer Antrieb oder Öldruck (Patentdokumente
1, 2, 3, 5) gesteuert werden, und eine, bei der nur ein Arm zwischen
ihnen angetrieben wird, ohne dass die linken/rechten Arme gleichzeitig
durch die Antriebseinrichtung angetrieben werden (Patentdokument
4).
-
Im
Fall des Ersteren, bei dem die linken/rechten Arme gleichzeitig
angetrieben werden, ist, auch wenn der Arbeitsvorgang leicht ist,
eine Lage der ergriffenen Probe von einer ergriffenen Fläche
der Probe und ihrer Form abhängig.
-
Im
Fall des Letzteren, bei dem die linken/rechten Arme nicht gleichzeitig
angetrieben werden, gibt es ferner den Mangel, dass der Arbeitsvorgang
nicht stabil ist, weil die erfasste Lage instabil ist, obwohl es
möglich ist, die Lage der Probe zu steuern.
-
Im
Fall einer Fixierung der Probe auf dem Probenhalter ist es übrigens
notwendig, wenn die Probe in dem gleichen Zustand da ist wie der
Zustand, bei dem sie ursprünglich auf dem Probensubstrat
vorhanden war, mit anderen Worten, wenn sich z. B. eine obere Fläche
der Probe senkrecht zum Ladungsteilchenstrahl auf dem Probensubstrat
befindet, auch wenn sie auf dem Probenhalter fixiert ist, dass die
Probe mit der oberen Fläche der senkrecht zum Ladungsteilchenstrahl
festgehaltenen Probe unbeschädigt fixiert wird.
-
Jedoch
ist bei einem Greiftransportverfahren der Probe, bei dem nichts
als die oben erwähnte, sehr kleine Probengreifeinrichtung
verwendet wird, ein wirklicher Umstand der, dass die Lage der Probe von
der erfassten Fläche und der Form der Probe abhängig ist
oder die Tatsache besteht, dass aufgrund eines nicht stabilen Arbeitsvorgangs
die Lage der Probe auf dem Probenhalter von dem Zustand abweicht,
in dem die Probe ursprünglich auf dem Probensubstrat angeordnet
war; und ferner bei dem Fall, wo die Lage der Probe auf dem Probenhalter
wie diese abweicht, das Verfahren keine Korrekturmittel aufweist,
die geeignet sind, sie in den ursprünglichen Zustand zurück
zu führen.
-
Die
vorliegende Erfindung ist unter der Berücksichtigung von
Umständen wie diesen entstanden und ihre Aufgabe ist die
Bereitstellung eines Probenverschiebungsverfahrens in einem Ladungsteilchenstrahlgerät
und eines Ladungsteilchenstrahlgerätes, wobei in jedem
derselben eine Lage der Probe an einer probenverschobenen Stelle
in dem gleichen Zustand wie die Lage der Probe, bevor sie verschoben
ist, festgehalten werden kann, sowie einer Probe für ein
Transmissionselektronenmikroskop.
-
ABRISS DER ERFINDUNG
-
Das
Probenverschiebungsverfahren in einem Ladungsteilchenstrahlgerät
der vorliegenden Erfindung ist gekennzeichnet durch die Beherrschung
eines Markiervorgangs, bei dem durch einen Strahl eine Markierung
auf eine Probe aufgebracht wird; eines Transportvorgangs, bei dem
die Probe durch eine Probengreifeinrichtung erfasst und diese zu
einer probenverschobenen Stelle transportiert wird; und eines Lagesteuerungsvorgangs,
der eine Lage der Probe steuert, während die auf der Probe aufgebrachte
Markierung beobachtet wird.
-
Nach
dem Probenverschiebungsverfahren in dem Ladungsteilchenstrahlgerät
der vorliegenden Erfindung kann die Lage der Probe, bevor sie verschoben
wird, reproduziert werden, weil eine Lagesteuerung der Probe in
der probenverschobenen Stelle auf der Basis der Markierung durchgeführt wird,
die auf der Probe aufgebracht wird, bevor sie verschoben wird, was
sich in Bezug auf die Lage der Probe ergibt.
-
Mit
anderen Worten, wenn sich z. B. eine obere Fläche der Probe
senkrecht zu einem Ionenstrahl befindet, bevor sie verschoben wird,
wird die Probe in Lage gesteuert, so dass die obere Fläche der
Probe, auch nachdem sie verschoben ist, senkrecht zu den Ionenstrahlen
gehalten wird.
-
Deshalb
wird die Probe z. B. an der probenverschobenen Stelle in dem gleichen
Zustand befestigt, als wenn sie wie ein Probensubstrat durch das Ladungsteilchenstrahlgerät
bearbeitet wird, wobei diese befestigte Probe zum Beispiel durch
das TEM beobachtet werden kann. Außerdem ist danach eine zusätzliche
Bearbeitung durch das Ladungsteilchenstrahlgerät möglich.
-
Beim
Probenverschiebungsverfahren ist es im Ladungsteilchenstrahlgerät
nach der vorliegenden Erfindung erwünscht, dass beim Markiervorgang
die Markierung zumindest auf eine seitliche Fläche der Probe
aufgebracht wird.
-
Dadurch
wird in dem Fall, dass der Ladungsteilchenstrahl in eine vertikale
Richtung direkt von oberhalb der Probe ausgestrahlt wird, die Lagesteuerung
der Probe längs der vertikalen Richtung möglich.
-
Beim
Probenverschiebungsverfahren ist es im Ladungsteilchenstrahlgerät
nach der vorliegenden Erfindung erwünscht, dass beim Markiervorgang
die Markierung durch eine Ätzung oder eine Auftragung aufgebracht
wird.
-
In
diesem Fall ist die Ätzung oder die Auftragung unter Verwendung
des Ladungsteilchenstrahls eine gewöhnlich genutzte Art
der Ausführung, und weil die Markierung auf der Basis dieser
gewöhnlich genutzten Technik aufgebracht wird, ist eine
stabile Lagesteuerung der Probe möglich.
-
Beim
Probenverschiebungsverfahren ist es im Ladungsteilchenstrahlgerät
nach der vorliegenden Erfindung erwünscht, dass beim Lagesteuerungsvorgang
die Lage der Probe in einem Zustand gesteuert wird, bei dem eine
untere Fläche der Probe stumpf gegen die probenverschobene
Stelle angelegt war, indem ein oberer Teil der Probe durch die Probengreifeinrichtung
relativ in Bezug auf die probenverschobene Stelle bewegt wird.
-
In
diesem Fall ist es durchaus nicht notwendig, einen Winkel der Probengreifeinrichtung
selbst zu verändern, wobei die Lage der Probe nur durch paralleles
Bewegen der Probengreifeinrichtung entlang einer Installationsfläche
der probenverschobenen Stelle verändert werden kann. Deshalb
wird die Lagesteuerung sehr leicht.
-
Beim
Probenverschiebungsverfahren ist es im Ladungsteilchenstrahlgerät
nach der vorliegenden Erfindung erwünscht, dass der Transportvorgang
die Probe durch die Probengreifeinrichtung ergreift und sie von
einem Probensubstrat zu einem Probenhalter, der die probenverschobene
Stelle ist, transportiert.
-
In
diesem Fall ist es möglich, die Probe vom Probensubstrat
zum Probenhalter zu transportieren und deshalb ist es möglich,
eine Beobachtung oder zusätzliche Bearbeitung an der Probe
anzuwenden, indem der spezielle Mikroteil des Halbleiterbauelements,
der hergestellt oder in dem Probensubstrat teilweise vorbereitet
wurde, behandelt und an dem Probenhalter befestigt wird.
-
Beim
Probenverschiebungsverfahren ist es im Ladungsteilchenstrahlgerät
nach der vorliegenden Erfindung erwünscht, dass beim Lagesteuerungsvorgang
eine Beobachtung der auf der Probe aufgebrachten Markierung einen
Strahl-Objektivtubus nutzt, der verwendet wird, wenn beim Markiervorgang
markiert wird, und einen Strahl, der von dem gleichen Strahl-Objektivtubus
ausgestrahlt wird.
-
In
diesem Fall ist es hinsichtlich des beim Markieren verwendeten Strahl-Objektivtubus
möglich, weil der gleiche genutzt wird, die Lage der Probe in
der probenverschobenen Stelle mit einer hohen Genauigkeit zu steuern,
so dass sie mit der Lage der Probe übereinstimmt, bevor
diese verschoben wurde.
-
Ein
Ladungsteilchenstrahlgerät der vorliegenden Erfindung ist
dadurch gekennzeichnet, dass man eine Markiereinrichtung, die durch
einen Strahl eine Markierung auf eine Probe aufbringt; eine Probengreifeinrichtung,
die die Probe ergreift und sie zu einer probenverschobenen Position
transportiert; eine Beobachtungseinrichtung, welche die auf die Probe
aufgebrachte Markierung beobachtet; und eine Steuereinrichtung besitzt,
die eine Lage der Probe steuert, indem die Probengreifeinrichtung
relativ in Bezug auf die probenverschobenen Stelle auf der Basis
eines Beobachtungsergebnisses durch die Beobachtungseinrichtung
bewegt wird.
-
Entsprechend
diesem Ladungsteilchenstrahlgerät ist es möglich,
das oben erwähnte erfinderische Verfahren von Anspruch
1, ohne von der Fähigkeit einer Bedienperson abhängig
zu sein, leicht auszuführen.
-
Das
Ladungsteilchenstrahlgerät der vorliegenden Erfindung ist
ein Ladungsteilchenstrahlgerät, bei dem in einer Kammer
desselben eine Probe auf einem Probensubstrat ergriffen und zu einem
Probenhalter transportiert wird und dort eine Lage der Probe bei
Befestigung derselben auf dem Probenhalter gesteuert wird, was dadurch
gekennzeichnet ist, dass man eine Markiereinrichtung, die in der
Kammer durch einen Strahl eine Markierung auf einer Fläche der
auf dem Probensubstrat vorhandenen Probe aufbringt; eine Probengreifeinrichtung,
die die Probe ergreift und sie vom Probensubstrat zum Probenhalter transportiert;
eine Beobachtungseinrichtung, die auf dem Probenhalter die auf der
Fläche aufgebrachte Markierung beobachtet; und eine Steuereinrichtung besitzt,
die eine Lage der Probe steuert, indem die Probengreifeinrichtung
relativ in Bezug auf die probenverschobene Stelle auf der Basis
eines Beobachtungsergebnisses durch die Beobachtungseinrichtung
bewegt wird.
-
Gemäß diesem
Ladungsteilchenstrahlgerät ist es in der Kammer möglich,
die auf dem Probensubstrat vorhandene Probe leicht zu befestigen, ohne
von der Fähigkeit der Bedienperson abhängig zu
sein, indem die Probe zu dem Probenhalter transportiert wird, während
dort die gleiche Lage gehalten wird wie die Lage, in der sie auf
dem Probensubstrat vorhanden war. Sie kann automatisch befestigt
werden.
-
Das
Ladungsteilchenstrahlgerät nach der vorliegenden Erfindung
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung die Lage
der Probe steuert, indem basierend auf dem Beobachtungsergebnis durch
die Beobachtungseinrichtung eine Größe der Lageabweichung
der Probe gefunden wird, von der Lageabweichungsgröße
eine notwendige Bewegungsgröße der Probengreifeinrichtung
gefunden wird, und die Probengreifeinrichtung sich basierend auf
der notwendigen Bewegungsgröße relativ in Bezug
auf den Probenhalter bewegt.
-
Gemäß diesem
Ladungsteilchenstrahlgerät wird die Größe
der Lageabweichung der Probe durch eine Markierungsbeobachtung herausgefunden
und die Lagesteuerung der Probe auf der Basis dieser Lageabweichungsgröße
durchgeführt, so dass es schließlich möglich
ist, die Probe durch Aufhebung der Größe der Lageabweichung
leicht zu steuern, ohne von der Fähigkeit der Bedienperson
abhängig zu sein, damit sie der Lage vor ihrer Verschiebung entspricht.
-
Das
Ladungsteilchenstrahlgerät der vorliegenden Erfindung ist
dadurch gekennzeichnet, dass ein beim Markieren durch die Markiereinrichtung
genutzter Strahl-Objektivtubus und ein Strahl-Objektivtubus, der
beim Beobachten der auf eine Fläche der Probe aufgebrachten
Markierung durch die Beobachtungseinrichtung genutzt wird, der gleiche
Strahl-Objektivtubus ist.
-
Gemäß diesem
Ladungsteilchenstrahlgerät ist es hinsichtlich des beim
Markieren verwendeten Strahl-Objektivtubus und des beim Beobachten
verwendeten Strahl-Objektivtubus möglich, weil der gleiche
genutzt wird, die Lage der Probe an der probenverschobenen Stelle
mit hoher Genauigkeit automatisch zu steuern, so dass sie genau
der Lage der Probe entspricht, bevor sie verschoben wird.
-
Eine
Probe für ein Transmissionselektronenmikroskop nach der
vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass an ihrer
Seitenfläche durch einen Strahl eines Ladungsteilchenstrahlgerätes
eine Markierung für eine Lagesteuerung aufgebracht wird.
-
Durch
Verwendung dieser Probe für das Transmissionselektronenmikroskop
ist es möglich, das oben genannte erfinderische Verfahren
der Ansprüche 1 bis 6 geeignet auszuführen.
-
Gemäß der
vorliegenden Erfindung ist es hinsichtlich der Lage der Probe in
der probenverschobenen Stelle möglich, die Lage in einem
Zustand zu reproduzieren, bei dem die Probe vor einer Verschiebung
angeordnet war. Deshalb ist es möglich, die Probe z. B.
in dem gleichen Zustand, als wäre sie durch das Ladungsteilchenstrahlgerät
bearbeitet, an der probenverschobenen Stelle zu befestigen; und es
ist möglich, die Probe zum Beispiel durch das TEM zu beobachten
und ferner möglich, durch das Ladungsteilchenstrahlgerät
zusätzlich zu bearbeiten.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist
eine schematische Ansicht, die den Aufbau eines Steuermechanismus
der Probenlage in einem die vorliegende Erfindung betreffenden Gerät mit
fokussiertem Ionenstrahl zeigt;
-
2 ist
die perspektivische Ansicht einer Probe, die Gegenstand einer Lagesteuerung
wird;
-
3 ist
eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand darstellt, bei dem
eine Markierung auf die Probe, die Gegenstand der Lagesteuerung
wird, aufgebracht wurde;
-
4 ist
eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand darstellt, bei dem
die Probe in dem die vorliegende Erfindung betreffenden Gerät
mit fokussiertem Ionenstrahl an einem Probenhalter montiert ist;
-
5A und 5B sind
Draufsichten, die ein Probenverschiebungsverfahren in dem die vorliegende
Erfindung betreffenden Gerät mit fokussiertem Ionenstrahl
erläutern;
-
6A und 6B sind
Draufsichten, die das Probenverschiebungsverfahren in dem die vorliegende
Erfindung betreffenden Gerät mit fokussiertem Ionenstrahl
erläutern;
-
7 ist
eine perspektivische Ansicht, die eine Situation der Ausführung
von zusätzlicher Bearbeitung an der Probe durch ein Ladungsteilchenstrahlgerät
darstellt;
-
8 ist
eine perspektivische Ansicht, die eine Situation der Ausführung
von zusätzlicher Bearbeitung an der Probe durch das Ladungsteilchenstrahlgerät
darstellt.
-
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNG
-
Im
Folgenden werden unter Verwendung der Zeichnungen die Ausführungen
eines Probenverschiebungsverfahrens in einem Ladungsteilchenstrahlgerät
und ein Ladungsteilchenstrahlgerät sowie eine Probe für
ein Transmissionselektronenmikroskop, die die vorliegende Erfindung
betreffen, erläutert.
-
1 ist
eine perspektivische Ansicht, die den gesamten schematischen Aufbau
des Gerätes mit fokussiertem Ionenstrahl, der ein Beispiel
des Ladungsteilchenstrahlgerätes ist, zeigt; 2 die
perspektivische Ansicht einer Probe und 3 eine perspektivische
Ansicht, die einen Zustand kennzeichnet, bei dem eine Markierung
auf die Probe aufgebracht wurde.
-
In 1 ist
die Bezugszahl 1 ein Objektivtubus für fokussierte
Ionenstrahlen. Von hier aus wird ein fokussierter Ionenstrahl in
eine Vakuumkammer 3 entladen. In einer Position in der
Vakuumkammer 3 und unterhalb des Objektivtubus 1 für
fokussierte Ionenstrahlen werden eine Probenunterlage 4 zum
Befestigen eines Probensubstrates Wa, wie zum Beispiel ein Wafer,
das Zielgegenstand einer Bearbeitung oder Zielgegenstand einer Beobachtung
ist, und ein Probenhalter 5 zum Festhalten einer aus dem Probensubstrat
Wa hergestellten Probe Wb so getragen, dass sie jeweils unabhängig
voneinander in den drei Achsenrichtungen von XYZ, die sich gegenseitig senkrecht
schneiden, arbeiten und durch den um eine Z-Achse rotierenden Probentisch 6 bewegbar sind.
-
Ferner
ist in der Vakuumkammer 3 ein Manipulator 7 vorgesehen,
der die aus dem Probensubstrat Wa vorbereitete Probe Wb ergreift
und sie zu dem Probenhalter transportiert. Der Manipulator 7 umfasst
ein Paar von Armen 7a, 7b, wobei diese Arme 7a, 7b so
ausgeführt sind, dass sie in einer wechselweise sich annähernden
oder trennenden Richtung durch eine Antriebseinrichtung, wie z.
B. ein Schrittmotor oder ein piezoelektrisches Element (siehe 4),
gesteuert werden. Übrigens gibt es hinsichtlich des Manipulators 7,
wie auch im Stand der Technik erläutert, einen, bei dem
die zwei Arme 7a, 7b gleichzeitig angetrieben
werden, und einen, bei dem nur der Arm an einer Seite angetrieben
wird.
-
Des
Weiteren ist das Bezugszeichen 8 ein sekundärer
Elektronendetektor, einer, der sekundäre Elektronen detektiert,
die von dem Probensubstrat Wa und dergleichen ausgesendet werden,
wenn der fokussierte Ionenstrahl z. B. auf das Probensubstrat Wa
oder die Probe Wb von dem Objektivtubus 1 für fokussierte
Ionenstrahlen ausgestrahlt wird. Außerdem sind in der Nähe
des Objektivtubus 1 für fokussierte Ionenstrahlen
ein Elektronenstrahl-Objektivtubus 9 und ein Gasionenstrahl-Objektivtubus 10 angeordnet,
so dass eine Differenz zwischen ihren Azimutwinkeln 90 Grad
wird. Übrigens ist 11 eine Gaspistole, um ein
vorgegebenes Gas, wie ein Aufdampfgas, auf das Probensubstrat und
dergleichen ausströmen zu lassen.
-
Ferner
ist die Bezugszahl 12 eine Steuereinrichtung zum Steuern
einer Lage der Probe Wb auf dem Probenhalter 5 auf der
Basis eines Beobachtungsergebnisses durch den sekundären
Elektronendetektor 8. Bezüglich einer Lagesteuerung
der Probe Wb zu diesem Zeitpunkt wird in Betracht gezogen, den Manipulator 7 zu
bewegen, indem Bewegungsinformationen, wie durch (a) in 1 gezeigt,
an den bewegbaren Manipulator 7, der einen oberen Teil
der Probe Wb ergreift, gesendet werden, während der Probenhalter 5 in
einem Zustand befestigt ist, bei dem die untere Fläche
der Probe Wb stumpf gegen den Probenhalter 5 angelegt wird
oder umgekehrt, um den Probenhalter 5 seitlich zu bewegen,
indem wie durch (b) in 1 gezeigt, die Bewegungsinformationen
zum Probentisch 6 gesendet werden, während der
den oberen Teil der Probe Wb ergreifende Manipulator 7 fixiert
wird. Mit anderen Worten, es genügt, wenn der Probenhalter 5,
gegen den eine untere Fläche der Probe Wb stumpf angelegt
wird, und der den oberen Teil der Probe Wb ergreifende Manipulator
relativ bewegt werden.
-
Konkret
steuert diese Steuereinrichtung 12 die Lage der Probe Wb,
indem bei einer Lagesteuerung der Probe Wb die Größe
einer Lageabweichung der Probe auf der Basis eines Beobachtungsergebnisses
einer Probenmarkierung durch den sekundären Elektronendetektor 8 dadurch
gefunden wird, dass der den oberen Teil der Probe Wb ergreifende Manipulator 7 entlang
einer Installationsfläche des Probenhalters 5 in
Bezug auf den Probenhalter in einem Zustand relativ bewegt wird,
bei dem die untere Fläche der Probe Wb stumpf gegen den
Probenhalter 5 angelegt wird, indem aus dieser Größe
der Lageabweichung eine notwendige Bewegungsgröße
des Manipulators 7 gefunden wird und der Manipulator relativ
in Bezug auf den Probenhalter 5 auf der Basis dieser notwendigen
Bewegungsgröße bewegt wird.
-
Als
Nächstes wird das Probenverschiebungsverfahren in dem Ladungsteilchenstrahlgerät erläutert,
in dem die Lage der Probe bei deren Befestigung auf dem Probenhalter 5 dadurch
gesteuert wird, dass die Probe Wb auf dem Probensubstrat Wa ergriffen
wird und diese durch Verwendung des oben erwähnten Ladungsteilchenstrahlgerätes
zum Probenhalter 5 transportiert wird.
-
Zuerst
wird die Probe Wb aus dem Probensubstrat Wa vorbereitet. Das heißt,
dadurch, dass der fokussierte Ionenstrahl auf die Oberfläche
des Probensubstrates Wa ausgestrahlt wird, wird die sehr kleine
Probe Wb mit einer Dicke hergestellt, durch die der Elektronenstrahl
für das TEM hindurchgehen kann. Zu diesem Zeitpunkt wird
die Probe Wb vollständig von dem Probensubstrat Wa abgeschnitten, und
danach kann ein Teil derselben mit dem Probensubstrat Wa durch einen
Klebstoff oder eine Auftragung verbunden werden, oder dies kann
in einem Zustand vorgenommen werden, bei dem ein Teil weggelassen
wird.
-
Gemäß 2 ist
die Probe Wb eine sehr winzige, deren Breite S 14 μm, deren
Dicke T 2 μm bis 3 μm und deren Höhe
H etwa 7 μm beträgt.
-
Als
Nächstes wird in der Kammer 3 der vom Objektivtubus 1 für
fokussierte Ionenstrahlen ausgesendete fokussierte Ionenstrahl auf
eine vorgegebene Stelle der Oberfläche der Probe Wb in
einem mit dem Probensubstrat Wa unbeschädigt verbundenen Zustand
ausgestrahlt, wodurch eine Markierung gemäß 3 aufgebracht
wird (Markiervorgang). In 3 sind Markierungen
Ma, Mb jeweils durch eine Ätzung zum Beispiel an mittleren
Teilen beider Enden in einer oberen Fläche Wba der Probe
und zwei Seiten der einseitigen Fläche Wbb in Dickenrichtung
aufgebracht.
-
Übrigens,
obwohl die Markierung in einer beliebigen der Flächen der
Probe Wb vorhanden sein kann, ist sie zumindest an einer Seitenfläche
der Probe Wb, speziell an einer Seitenfläche, in der Dickenrichtung
notwendig.
-
Als
Nächstes wird die Probe Wb, auf der die Markierung aufgebracht
wurde, durch den Manipulator 7 ergriffen, wobei in diesem
Zustand die Probe Wb von dem Probensubstrat Wa derart abgeschnitten wird,
um den Strahl zum Beispiel auf eine erforderliche Stelle auszustrahlen.
Und dadurch, dass der Probentisch 6 gesteuert und der Manipulator
relativ in Bezug auf die Probenunterlage 4 bewegt wird,
wird im Ergebnis die ergriffene Probe Wb vom Probensubstrat Wa zum
Probenhalter 5 transportiert.
-
Als
Nächstes wird die Lage der Probe Wb bei deren Befestigung
am Probenhalter 5 gesteuert, während die auf der
Oberfläche der Probe Wb aufgebrachten Markierungen Ma,
Mb beobachtet werden (Lagesteuerungsvorgang). Übrigens
wird vorher in dem Probenhalter 5 gemäß einer
Notwendigkeit eine Nut 6a zum Festhalten der Probe gebildet.
Diese Nut 6a kann durch Ausstrahlen des fokussierten Ionenstrahls
gebildet werden.
-
Die
oben erwähnte Lagesteuerung der Probe Wb wird konkret ausgeführt,
indem wie folgt vorgegangen wird. Das heißt, durch stumpfes
Anlegen einer unteren Fläche der Probe Wb gegen die Nut 6a des
Probenhalters 5 und das Verschieben der Probe Wb durch
den Manipulator 7 von einer Position zur anderen, wird
ihr oberer Teil ergriffen. Übrigens bewegt sie sich in
dem Fall, wo sie mit dem oberen Teil der zuvor durch den Manipulator 7 ergriffenen
Probe Wb transportiert wird, anschließend an einen Transportvorgang
zu einem Lagesteuerungsvorgang, ohne sich zu verschieben.
-
Gemäß 3 gibt
es, was die Lagesteuerung betrifft, drei: eine Lagesteuerung um
die X-Achse, eine Lagesteuerung um die Z-Achse und eine Lagesteuerung
um die Y-Achse.
-
Bei
Erläuterung der Lagesteuerung um die X-Achse wird zuerst
die auf der einen Seitenfläche Wbb der Probe aufgebrachte
Markierung Mb durch den sekundären Elektronendetektor 8 beobachtet. Zu
diesem Zeitpunkt, wenn der vom Objektivtubus 1 für
fokussierte Ionenstrahlen ausgesendete fokussierte Ionenstrahl,
welcher der gleiche Objektivtubus ist, als die Markierung aufgebracht
wurde, auf die Probe Wb ausgestrahlt wird, werden die von dieser Probe
Wb erzeugten sekundären Elektronen zu denen gemacht, die
durch den sekundären Elektronendetektor 8 beobachtet
werden. Beobachtungsdaten zu diesem Zeitpunkt werden zu der Steuereinrichtung 12 gesendet.
Wenn diese Markierung Mb in Längsrichtung abgewichen ist,
wird in der Steuereinrichtung 12 die Größe
G ihrer Lageabweichung durch ein Verfahren wie Bildverarbeitung
gefunden. Und um die Abweichung der Lage zu korrigieren, wird eine
relative notwendige Bewegungsgröße hinsichtlich
des Probenhalters 5 eines oberen Teils der Probe durch
den Manipulator 7 auf der Basis der Größe
dieser Lageabweichung, die vorher gefunden wurde, aus einem Berechnungsausdruck
oder einem Plan gefunden. Diese gefundenen Daten werden als Steuersignal
zum Probentisch 6 gesendet. Auf der Basis des gesendeten
Steuersignals bewegt der Probentisch 6 den Probenhalter 5.
Deshalb folgt gemäß 5A, dass
der obere Teil der Probe relativ in Bezug auf den Probenhalter 5 in
Pfeilrichtung bewegt wird und infolgedessen die Lage der Probe Wb
um die X-Achse gesteuert wird.
-
Danach
wird die Beobachtung der Markierung und die Bewegung des Probenhalters 5 durch den
Probentisch 6 wiederholt. Und zu einem Zeitpunkt, an dem
diese Markierung Mb in Längsrichtung gemäß 5B angepasst
ist, endet die Lagesteuerung der Probe um die X-Achse.
-
Die
oben erwähnte Erläuterung ist ein Beispiel, bei
dem die Seitenfläche der Probe, auf der die Markierung
aufgebracht wird, parallel zu dem Ladungsteilchenstrahl ausgebildet
ist. Jedoch wird gemäß 6A in
einem Fall, bei dem die eine Seitenfläche Wbb der Probe,
auf der die Markierung Mb aufgebracht wird, in Bezug auf den Ladungsteilchenstrahl
schräg liegt, die Lagesteuerung der Probe Wb um die X-Achse
in Abhängigkeit davon ausgeführt, ob sich die
auf der einen Seitenfläche der Probe aufgebrachte Markierung
Mb auf einer ausgezogenen Linie der auf der oberen Fläche
der Probe aufgebrachten linken/rechten Markierungen Ma überschneidet
oder nicht.
-
Als
Nächstes wird in Erläuterung der Steuerung um
die Z-Achse zuerst die auf der oberen Fläche der Probe
Wb aufgebrachte Markierung Ma zum Beispiel durch den sekundären
Elektronendetektor 8 beobachtet. Die Beobachtungsdaten
zu diesem Zeitpunkt werden an die Steuereinrichtung 12 gesendet. In
der Steuereinrichtung 12 wird beurteilt, ob eine Linie,
die die an zwei Stellen auf der oberen Fläche der Probe
aufgebrachten Markierungen Ma verbindet, parallel zu der X-Achse
eines Koordinatensystems wird oder nicht, in das dieser Probentisch 6 gelegt wurde,
wobei in dem Fall, wo sie nicht parallel wird, ihre Abweichungsgröße
(Größe der Lageabweichung) durch ein Verfahren
wie Bildverarbeitung gefunden wird. Und auf der Basis dieser Abweichungsgröße
wird, um die Abweichung der Lage zu korrigieren, ein notwendiger
Drehwinkel der Probe Wb durch den Manipulator 7 aus dem
Berechnungsausdruck oder dem Plan, der zuvor gefunden wurde, gefunden. Diese
gefundenen Daten werden als ein Steuersignal zum Probentisch 6 gesendet.
Auf der Basis des gesendeten Steuersignals dreht der Probentisch 6 den Probenhalter 5.
Deshalb folgt, wie es in 6B gezeigt
ist, dass die Probe relativ in Bezug auf den Probenhalter 5 gedreht
wird und infolgedessen die Lage der Probe Wb um die Z-Achse gesteuert
wird.
-
Danach
wird die Beobachtung der Markierung und die Drehung des Probenhalters 5 durch
den Probentisch 6 wiederholt. Und zu einem Zeitpunkt, bei
dem eine Linie, welche die auf der oberen Fläche der Probe
aufgebrachten Markierungen Ma an zwei Stellen verbindet, parallel
zu der X-Achse des Koordinatensystems wurde, in dem der Probentisch 6 angeordnet
war, endet die Lagesteuerung der Probe um die Z-Achse.
-
Eine
Erläuterung der Lagesteuerung um die Y-Achse wird hier
weggelassen, weil sie im Grunde genommen der Lagesteuerung um die
X-Achse ähnlich ist. Übrigens wird sie in dem
Fall, wo die Lagesteuerung um die Y-Achse ausgeführt wird,
obwohl es in den 5A–5B und 6A–6B nicht beschrieben
ist, auf der Basis der auf einer Seitenfläche der Probe
aufgebrachten Markierung in Breitenrichtung durchgeführt.
-
Übrigens
ist in dem Fall dieser Probe die Abweichungsgröße
um die Y-Achse sehr klein, weil eine Länge in der Breitenrichtung
vergleichsweise lang ist, so dass die Tatsache, dass sie tatsächlich
ein Problem wird, gering ist.
-
Hinsichtlich
der oben erwähnten Lagesteuerungen um die X-, Y- und Z-Achse
kann ferner, unabhängig von ihren Reihenfolgen, zuerst
eine beliebige durchgeführt werden. Außerdem ist
es unmöglich, alle Lagesteuerungen um die X-, Y- und Z-Achse durchzuführen,
wobei sich darauf beschränkt werden kann, z. B. nur die
Lagesteuerung um die X-Achse oder nur die Lagesteuerungen um die
X-Achse und die Z-Achse durchzuführen. Obwohl das Beispiel
erläutert wird, bei dem die Lagesteuerung der Probe außerdem
automatisch durch Verwendung der Steuereinrichtung 12 ausgeführt
wird, ist sie nicht darauf beschränkt und kann durch einen
manuellen Arbeitsvorgang ausgeführt werden.
-
Zu
dem Zeitpunkt, an dem die Lagesteuerung in Bezug auf die Probe Wb
wie die oben erwähnte endete, wird die Probe Wb mit dem
Probenhalter 5 durch ein geeignetes Bindemittel wie Klebstoff
oder Auftragung verbunden.
-
Gemäß dem
zuvor erwähnten Probenverschiebungsverfahren kann bezüglich
der Lage der Probe Wb auf dem Probenhalter 5 im Grunde
genommen eine Lage in dem Zustand reproduziert werden, der dem Probensubstrat
Wa auferlegt wurde, weil die Lage der Probe Wb auf dem Probenhalter 5 auf
der Basis der Markierungen Ma, Mb, die in einem dem Probensubstrat
Wa auferlegten Zustand aufgebracht wurden, gesteuert wird.
-
Mit
anderen Worten, zum Beispiel ist es auf dem Probensubstrat Wa, wenn
die obere Fläche Wba der Probe senkrecht zum Ladungsteilchenstrahl ist,
auch auf dem Probenhalter 5 möglich, die Lage der
Probe Wb zu steuern, so dass die obere Fläche Wba der Probe
senkrecht zu dem Ladungsteilchenstrahl gehalten wird.
-
Daher
kann das Probensubstrat Wa bei gleicher Lage, als wäre
es durch das Ladungsteilchenstrahlgerät bearbeitet, zum
Beispiel durch das TEM beobachtet werden. Beispielsweise wird in
dem Fall, wo die Probe ein elektronisches Bauelement ist, zum Beispiel
das Positionieren eines Kontaktlochs oder dergleichen möglich,
weil die gleiche Positionierung vorgenommen werden kann, als wenn
es bearbeitet wäre. Ferner wird es gemäß einer
Notwendigkeit durch das Ladungsteilchenstrahlgerät möglich,
die auf dem Probenhalter 5 vorhandene Probe Wb in einem
Zustand, bei dem eine dem Probensubstrat Wa zugeteilte anfängliche
Lage festgehalten wird, zusätzlich zu bearbeiten.
-
In
dem Fall, dass eine zusätzliche Bearbeitung durch das Ladungsteilchenstrahlgerät
erfolgt, wird diese ausgeführt, indem wie folgt vorgegangen wird.
-
Das
heißt, hier werden der Objektivtubus 1 für
fokussierte Ionenstrahlen, der Elektronenstrahl-Objektivtubus 9 und
der Objektivtubus 10 für Gasionenstrahlen so eingestellt,
dass sich ihre Achsen in einem Punkt schneiden, wobei auch ein tatsächlicher
Schnittpunkt der Strahlen vorher eingestellt wird, um ein Punkt
zu werden.
-
In
diesem Zustand wird gemäß 7 der von
dem Objektivtubus 1 für fokussierte Ionenstrahlen
ausgesendete Ionenstrahl auf die Probe Wb ausgestrahlt und dadurch
die Probe Wb zu einem Dünnfilm gemacht. Zu diesem Zeitpunkt
folgt, dass der von dem Objektivtubus 1 für fokussierte
Ionenstrahlen ausgesendete Ionenstrahl auf die Probe in dem gleichen
Winkel auftrifft wie in einem Zustand, bei dem die betreffende Probe
ursprünglich auf dem Probensubstrat angeordnet war, so
dass ideales Film-Dünnätzen realisiert werden
kann.
-
Übrigens,
wenn die Oberfläche der Probe Wb so eingestellt ist, dass
sie eine Vorderseite des Elektronenstrahl-Objektivtubus 9 wird,
ist es möglich, eine Fortschrittssituation des Film-Dünnätzens
der Probe ausführlich zu beobachten, weil der Elektronenstrahl
vom Elektronenstrahl-Objekttubus 9 in einem spitzen Winkel
auf die Probe Wb auftrifft.
-
Wenn
das den Ionenstrahl verwendende Film-Dünnätzen
endet, wird die Probe gedreht, um eine Oberflächenbearbeitung
durchzuführen, indem der Gasionenstrahl von dem Gasionenstrahl-Objektivtubus 10 ausgestrahlt
wird.
-
Bei
der Oberflächenbearbeitung durch den Gasionenstrahl ist
es im Allgemeinen möglich, eigentlich wenn der Strahl in
einem flachen Winkel auf die Probenoberfläche eingetreten
ist, die Oberfläche in gutem Zustand zu behandeln. Andererseits,
je flacher ein Auftreffwinkel ist, desto länger ist die
Zeit, die für die Oberflächenbearbeitung der Probenfläche notwendig
ist. Deshalb wird der Auftreffwinkel durch eine Relation zwischen
einer Zeit, die benötigt werden kann, und einer für
die Probenherstellung angeforderte Qualität bestimmt. In
vielen Fällen wird der Winkel von 10 Grad bis 20 Grad verwendet.
In einem Zustand, bei dem die Film-Dünnätzarbeit
durch den Objektivtubus 1 für fokussierte Ionenstrahlen
beendet war, wird, weil der Auftreffwinkel des Gasionenstrahls aus
dem Gasionenstrahl-Objektivtubus 10 0 Grad ist, so vorgegangen,
dass ein gewünschter Auftreffwinkel erhalten werden kann,
indem die am Probenhalter befestigte Probe Wb, wie in 8 gezeigt, um
den Probentisch 6 gedreht wird. Weil der Auftreffwinkel
des Gasionenstrahls auf die Probe Wb der wie oben erwähnte
kleine Winkel ist, gibt es den Sachverhalt nicht, dass der Auftreffwinkel
des Elektronenstrahls auf die Probe Wb im Vergleich mit einem Zustand
von 7 extrem kleiner wird, so dass es möglich
ist, die Fortschrittssituation der Oberflächenbearbeitung
der Probe Wb durch den Gasionenstrahl zu beobachten, ohne eine Bewegung
des Probentisches 6 zu begleiten.
-
In
einem solchen Fall, wo es notwendig ist, den bestimmten Mikroteil
des Halbleiterbauelements, usw. zu beobachten, weil es häufig
so ist, dass die Oberflächenbearbeitung stufenweise fortgeschritten ist
während man die Fortschrittssituation sieht, ist die Beobachtung
durch den Elektronenstrahl-Objektivtubus 9 sehr wichtig.
-
Durch
diese Arbeitsvorgänge wird die zusätzliche Bearbeitung
an der Probe Wb möglich.
-
Übrigens
ist der technische Umfang der vorliegenden Erfindung nicht ein auf
die oben erwähnte Ausführung beschränkter
und es ist möglich, verschiedene Modifizierungen in einem
Umfang, der nicht vom Wesentlichen der vorliegenden Erfindung abweicht,
hinzuzufügen.
-
Obwohl
zum Beispiel in der oben erwähnten Ausführung
das Ätzen durch den vom Objektivtubus 1 für
fokussierte Ionenstrahlen ausgesendeten Ionenstrahl genutzt wird,
um durch den Strahl die Markierung auf der Probe aufzubringen, ist
dies nicht darauf beschränkt und die Markierung kann durch
Auftragung aufgebracht werden. Des Weiteren kann an Stelle des von
dem Objektivtubus 1 für fokussierte Ionenstrahlen
ausgesendeten Ionenstrahls der Elektronenstrahl genutzt werden,
der von dem Elektronenstrahl-Objektivtubus 9 ausgesendet
wird, oder es kann der von dem Gasionenstrahl-Objektivtubus 10 ausgesendete
Ionenstrahl genutzt werden. In diesem Fall ist es beim Beobachten
der aufgebrachten Markierung erwünscht, den Strahl-Objektivtubus,
der beim Markieren genutzt wird, und den von dem gleichen Strahl-Objektivtubus
ausgestrahlten Strahl zu verwenden.
-
Obwohl
ferner in der oben erwähnten Ausführung der Probentisch 6 einen
Aufbau mit einer Bewegungsfunktion längs der X-, Y- oder
Z-Achse sowie einer Drehfunktion besitzt und mit deren Verwendung
der Transport der Probe Wb vom Probensubstrat Wa zum Probenhalter 5 und
die Lagesteuerung der Probe Wb ausgeführt werden, gibt
es keine Beschränkung auf diese, und er kann so ausgebildet werden,
dass durch Bereitstellung einer Antriebseinrichtung im Manipulator 7 selbst,
die die Bewegung längs der X-, Y- oder Z-Achse ausführt,
die ergriffene Probe Wb durch diesen Manipulator vom Probensubstrat
zum Probenhalter transportiert wird, und kann außerdem
so ausgebildet werden, dass durch den Manipulator, der diese Antriebseinrichtung
aufweist, die Lagesteuerung der Probe Wb auf dem Probenhalter 5 durchgeführt
wird. Des Weiteren kann so ausgebildet werden, dass im Manipulator 7 ein
Drehantriebssystem vorgesehen wird und dadurch die Probe Wb rotiert
wird, wodurch die Lagesteuerung ausgeführt wird.
-
Obwohl
in der oben erwähnten Ausführung als Beispiel
der Fall erläutert ist, bei dem die von dem Probensubstrat
Wa getrennte Probe, wie beispielsweise ein Halbleiterwafer, am Probenhalter
befestigt ist, ist die vorliegende Erfindung ferner nicht auf diese beschränkt
und kann auch auf einen Fall angewandt werden kann, bei dem ein
Muster von einem Teil des Halbleiterwafers ausgeschnitten ist und
dieses zu einer anderen Stelle verschoben wird.
-
Des
Weiteren kann die vorliegende Erfindung auch auf einen Fall angewendet
werden, bei dem eine ziemlich kleine Struktur abgeschnitten und von
einer bestimmten Stelle transportiert wird und, indem diese mit
einer anderen sehr kleinen Struktur verbunden wird, eine neue sehr
kleine Struktur hergestellt wird.
-
Außerdem
kann die vorliegende Erfindung z. B. auch auf einen Fall angewendet
werden, bei dem eine Elektronenquelle (Chip), die durch das Gerät
für fokussierte Ionenstrahlen bearbeitet wird, installiert wird,
indem sie zu einer Kassette (zum Betreiben der Elektronenquelle,
beispielsweise Elektrode, notwendiges Element) der Elektronenquelle
verschoben wird.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - JP 8-257926
A [0005]
- - JP 8-192382 A [0005]
- - JP 3109220 [0005]
- - JP 2003-65905 A [0005]
- - JP 3495037 [0005]