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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung, bei der ein Strahl geladener Teilchen verwendet wird und welche eine Funktion zur automatischen Präparation von Proben für die Verwendung bei der Elektronenmikroskopbeobachtung aufweist, und sie betrifft auch ein Probenpräparationsverfahren.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Technologie in Bezug auf mit einem Strahl geladener. Teilchen arbeitende Vorrichtungen und insbesondere eine mit einem fokussierten Ionenstrahl (FIB) arbeitende Vorrichtung ist in Patentliteratur 1 offenbart. Die FIB-Vorrichtung verwendet das Sputterphänomen, das auftritt, wenn ein fokussierter Ionenstrahl auf eine Probe eingestrahlt wird, und sie ist in der Lage, eine Mikrofertigung der Probe auszuführen. Vor kurzem wurde Technologie in Bezug auf Kombinationen einer FIB-Vorrichtung und einer SEM- oder STEM-Vorrichtung in Patentliteratur 2 offenbart. Eine solche FIB-SEM-Vorrichtung und eine solche FIB-STEM-Vorrichtung sind so eingerichtet, dass eine FIB-Einstrahlungsachse und eine Elektronenstrahl-Einstrahlungsachse an einem Schnittpunkt, an dem eine Probe angeordnet ist, unter spitzen Winkeln angeordnet sind. Dementsprechend sind sie dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Fähigkeit haben, eine direkte SEM-Beobachtung eines FIB-bearbeiteten Querschnitts auszuführen.
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Gemäß Patentliteratur 3,
JP-A-05-052721 , ist ein Mikroprobenbildungsverfahren offenbart, bei dem ein gewünschtes Gebiet einer Probe innerhalb der FIB-Bearbeitungs-/Fertigungsvorrichtung extrahiert wird und eine Dünnfilmprobe zur Verwendung bei einer Transmissionselektronenmikroskop-(TEM)-Beobachtung oder einer Rastertransmissionselektronenmikroskop-(STEM)-Beobachtung hergestellt werden kann. Diese Technik weist Prozessschritte auf, die im Wesentlichen aus der Bildung eines leitenden Films, einer Randbearbeitung/-verarbeitung, einem Abtrennen eines Unterteils, einem Befestigen einer mechanischen Sonde, einem Abtrennen eines Tragabschnitts, einer Mikroprobenextraktion, einer Befestigung von dieser auf einer Probenplattform, einem Abtrennen der mechanischen Sonde und einer Dünnfilmbildung bestehen. Traditionell wurden all diese Prozesse von einem Benutzer (von Benutzern) von Hand ausgeführt.
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ZITATLISTE
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PATENTLITERATUR
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- PATENTLITERATUR 1: JP-A-5-82479
- PATENTLITERATUR 2: JP-A-11-273613
- PATENTLITERATUR 3: JP-A-05-052721
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KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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TECHNISCHES PROBLEM
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Die FIB-Fertigungsmethodologie ist eine Technik zum Einstrahlen eines fokussierten Ionenstrahls auf eine Probe und zum Ausführen einer Mikrofertigung unter Verwendung des Sputterphänomens. Bei der FIB-Fertigung dielektrischer Materialien in der Art von Keramiken, Polymeren oder dergleichen tritt infolge der Ansammlung elektrischer Ladungen durch die Ioneneinstrahlung leicht eine elektrische Aufladung auf. Beim Auftreten einer solchen elektrischen Aufladung kann in manchen Fällen in einem Beobachtungsgesichtsfeld ein abnormer Hell-Dunkel-Kontrast auftreten, und in anderen Fällen tritt ein Driften des Beobachtungsgesichtsfelds auf. Dies führt zu einer Verschlechterung der Bildqualität und/oder einer Verschlechterung der Genauigkeit der Fertigungsposition. Folglich wurde beim früheren FIB-Fertigungsvorgang ein Prozess ausgeführt, bei dem die gesamte Oberfläche der Probe mit einem leitenden Material beschichtet wurde, um eine elektrische Aufladung zu verhindern.
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Diese Vorverarbeitung ist nicht nur für das Verhindern der elektrischen Aufladung nützlich, sondern auch um einen Kontakt einer Probe und einer mechanischen Sonde zur Verwendung beim Mikroprobenbildungsverfahren festzustellen. Insbesondere wird eine elektrische Leitung zwischen der mechanischen Sonde und der Probe sichergestellt, wodurch die Kontaktfeststellung ermöglicht wird.
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Es tritt jedoch das folgende Problem auf. Ein Teil des Sputtermaterials, das bei der Randbearbeitung/-fertigung und beim Abtrennen unterer Abschnitte erzeugt wurde, lagert sich wieder an einer bearbeiteten Probenoberfläche, Seitenfläche, unteren Schnittebene und dergleichen an, was dazu führt, dass die elektrische Leitfähigkeit nicht mehr gewährleistet ist. Ein weiteres Problem besteht darin, dass das leitende Material unerwünscht durch die Strahlaufweitung des FIB gesputtert wird, wodurch es unmöglich wird, eine elektrische Leitung zu gewährleisten. Daher leidet die automatische Extraktion an dem Problem, dass ihre Anwendbarkeit verloren geht, weil die Kontaktfeststellung nicht vollkommen vorgenommen werden kann. Bei der bekannten früheren manuellen Manipulation musste der Benutzer (mussten die Benutzer) eine Kontaktprüfung anhand geringer Kontraständerungen oder Positionsänderungen vornehmen, wenn die mechanische Sonde und die Probe in Kontakt gebracht werden. Dies wurde ausgeführt, während sich zumindest teilweise auf die Erfahrung des Benutzers verlassen wurde.
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Eine extrahierte sehr kleine Probe oder ”Mikroprobe” wird an einer elektrisch leitenden Probenplattform befestigt. Weil ein dielektrisches Material jedoch nicht leitend ist, ergab sich das Problem, das die Kontaktfeststellung nicht vorgenommen werden konnte, wenn die Mikroprobe in Kontakt mit der Probenplattform stand. Auf diese Weise funktioniert die Kontaktfeststellung bei der automatischen Fertigung nicht vollkommen, und es tritt dabei das Problem auf, dass es nicht möglich ist, die Mikroprobe an einer Probenplattform zu befestigen. Bei der traditionellen manuellen Manipulation war der Benutzer angehalten, den Kontakt mit der Probenplattform anhand Kontraständerungen und Positionsänderungen ähnlich wie bei der Extraktion der Mikroprobe festzustellen. Hierbei wurde sich zumindest teilweise auf die Erfahrung des Benutzers verlassen.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, das Kontaktfeststellungsproblem zu lösen, wobei sich im Stand der Technik auf die Erfahrung des Benutzers verlassen wird, und ein Probenpräparationsverfahren unter Verwendung der vorstehend erwähnten automatischen Bearbeitung bereitzustellen.
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LÖSUNG DES PROBLEMS
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Angesichts der vorstehend erwähnten Aufgabe weist diese Erfindung die folgenden Merkmalsbestandteile auf: eine mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung, welche Folgendes umfasst: eine Quelle geladener Teilchen, eine Objektivlinse zum Fokussieren eines von der Quelle geladener Teilchen emittierten Strahls geladener Teilchen auf eine Probe, einen Detektor zum Detektieren von der Probe zu emittierender sekundärer geladener Teilchen, eine Sonde, die in Kontakt mit der Probe gelangen kann, eine Gasdüse zum Emittieren eines leitenden Gases zur Probe und eine Steuereinheit zum Steuern des Antriebs der Sonde und der Gasemission von der Gasdüse, wobei die Steuereinheit nach der Bearbeitung der Probe durch Bestrahlen der Probe mit dem Strahl geladener Teilchen einen leitenden Film an einem Bearbeitungsteil der Probe durch Emittieren des Gases von der Gasdüse zu einer Bearbeitungsposition und Einstrahlen des Strahls geladener Teilchen bildet, bevor bewirkt wird, dass die Sonde in Kontakt mit der Probe gelangt, und wobei eine Kontaktfeststellungseinheit bereitgestellt ist, um zu beurteilen, ob der am Bearbeitungsteil gebildete leitende Film und die Sonde in Kontakt miteinander sind.
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Anhand der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung werden zusätzlich zu den vorstehend erwähnten Aufgaben und Konfigurationen sowie Wirkungen andere Aufgaben und Konfigurationen verständlich werden.
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VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
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Gemäß dieser Erfindung wird es möglich, das Problem der Kontaktfeststellung zu lösen, wobei sich im Stand der Technik auf die Erfahrung des Benutzers verlassen wird, und auch ein Probenpräparationsverfahren unter Verwendung der vorstehend erwähnten automatischen Bearbeitung bereitzustellen.
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Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung, wie in der anliegenden Zeichnung dargestellt, verständlich werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Es zeigen:
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1 ein Diagramm, das eine Konfiguration einer mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung schematisch zeigt,
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2 ein Diagramm, das eine Konfiguration einer mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung schematisch zeigt,
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3 ein Diagramm, das eine üblicherweise verwendete Prozedur eines Standardmikroprobenbildungsverfahrens schematisch zeigt,
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4 ein Diagramm, das ein Verfahren zum Feststellen des Kontakts mit einer Probe unter Verwendung einer mechanischen Sonde schematisch zeigt,
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5 ein Diagramm, das eine Ausführungsform der Bildung eines leitenden Films an einer Probenoberfläche gemäß dieser Erfindung schematisch zeigt,
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6 ein Diagramm, das eine Ausführungsform der Bildung eines leitenden Films an einer Probenoberfläche gemäß dieser Erfindung schematisch zeigt,
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7 ein Diagramm, das eine Ausführungsform der Bildung eines leitenden Films an einer Probenoberfläche gemäß dieser Erfindung schematisch zeigt,
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8 ein Diagramm, das eine Ausführungsform der Bildung eines leitenden Films an einer Probenoberfläche gemäß dieser Erfindung schematisch zeigt,
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9 ein Diagramm, das eine Ausführungsform der Bildung eines leitenden Films auf einer oberen Fläche und auf Seitenflächen einer Mikroprobe beim Befestigen des unteren Abschnitts der extrahierten Mikroprobe auf einer Probenplattform gemäß dieser Erfindung schematisch zeigt,
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10 ein Diagramm, das eine Ausführungsform der Bildung eines leitenden Films auf einer oberen Fläche und auf Seitenflächen einer Mikroprobe beim Befestigen des unteren Abschnitts der extrahierten Mikroprobe auf einer Probenplattform gemäß dieser Erfindung schematisch zeigt,
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11 ein Diagramm, das eine Ausführungsform der Bildung eines leitenden Films auf der oberen Fläche und auf Seitenflächen und in einer unteren Schnittebene einer Mikroprobe beim Befestigen des unteren Abschnitts der extrahierten Mikroprobe auf der Probenplattform gemäß dieser Erfindung schematisch zeigt,
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12 eine Ausführungsform der Bildung eines leitenden Films auf einer Probenoberfläche gemäß dieser Erfindung,
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13 eine Ausführungsform der Bildung eines leitenden Films auf einer Probenoberfläche gemäß dieser Erfindung,
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14 ein schematisches Diagramm einer Probenquerschnittsstruktur, wodurch diese Erfindung angewendet werden kann, und
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15 eine Prozedur bei der Anwendung dieser Erfindung auf die automatische Bearbeitung/Fertigung. eines Mikroprobenbildungsverfahrens.
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BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration einer mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Vorrichtung schematisch zeigt, die in der Lage ist, eine SEM-Beobachtung innerhalb derselben Kammer auszuführen, in der eine Mikrofertigung auf der Grundlage einer FIB-Bearbeitung ausgeführt wird. Ein Ionenstrahl-Bestrahlungssystem 1 besteht aus einer Ionenquelle 2, einer Fokussierlinse 3, einem Ablenker 4 und einer Objektivlinse 5, und seine Funktion besteht darin, einen Ionenstrahl 6 zu bilden und ihn auf eine Probenoberfläche zu fokussieren/die Probenoberfläche damit abzutasten. Ein Elektronenstrahl-Bestrahlungssystem 7 besteht aus einer Elektronenquelle 8, einer Fokussierlinse 9, einem Ablenker 10 und einer Objektivlinse 11 und hat die Funktion, einen Elektronenstrahl 12 zu bilden und ihn auf die Probenoberfläche zu fokussieren/die Probenoberfläche damit abzutasten. Eine ursprüngliche Probe 13 ist auf einem Probentisch 14 befestigt. In einer Kammer 15 sind das Ionenstrahl-Bestrahlungssystem 1, das Elektronenstrahl-Bestrahlungssystem 7, der Probentisch 14, ein Detektor 17 für sekundäre geladene Teilchen, der sekundäre geladene Teilchen 16 detektiert, die durch die Einstrahlung des Ionenstrahls 6 und des Elektronenstrahls 12 erzeugt werden, eine mechanische Sonde 18, die in der Lage ist, eine sehr kleine Probe oder ”Mikroprobe” zu extrahieren, eine Abscheidungsdüse 19, die in der Lage ist, eine Filmbildung durch Gasausblasen vorzunehmen, und eine Vakuumpumpe 20 bereitgestellt. Diese werden durch eine Steuereinheit 21 gesteuert. Ein Fenster zum Einrichten des optischen Systems und ein Bild des Strahls sekundärer geladener Teilchen werden auf einer CRT 22 angezeigt. Auf dem Probentisch 14 ist eine Probenplattform installierbar, die dazu dient, die ursprüngliche Probe 13 und eine unter Verwendung der mechanischen Sonde 18 extrahierte Mikroprobe zu befestigen. Das Ionenstrahl-Bestrahlungssystem 1 und das Elektronenstrahl-Bestrahlungssystem 7 können denselben Abschnitt auf der ursprünglichen Probe 13 und der Mikroprobe abtasten.
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2 ist ein schematisches Diagramm einer Konfiguration einer mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Vorrichtung, die in der Lage ist, eine auf einer FIB-Bearbeitung beruhende Mikrofertigung auszuführen. Ein Ionenstrahl-Bestrahlungssystem 1 besteht aus einer Ionenquelle 2, einer Fokussierlinse 3, einem Ablenker 4 und einer Objektivlinse 5, und seine Funktion besteht darin, einen Ionenstrahl 6 zu bilden und ihn auf eine Probenoberfläche zu fokussieren/die Probenoberfläche damit abzutasten. Eine ursprüngliche Probe 13 ist auf einem Probentisch 14 befestigt. In der Kammer 15 sind das Ionenstrahl-Bestrahlungssystem 1, der Probentisch 14, der Detektor 17 für sekundäre geladene Teilchen zum Detektieren durch die Einstrahlung des Ionenstrahls 6 erzeugter sekundärer geladener Teilchen 16, die mechanische Sonde 18, die in der Lage ist, eine Mikroprobe zu extrahieren, die Abscheidungsdüse 19, die in der Lage ist, eine Filmbildung durch Gasausblasen auszuführen, und die Vakuumpumpe 20 bereitgestellt. Diese werden durch die Steuereinheit 21 gesteuert. Das Fenster zum Einrichten des optischen Systems und ein Bild des Strahls sekundärer geladener Teilchen werden auf einer CRT 22 angezeigt. Auf dem Probentisch 14 ist eine Probenplattform installierbar, die dazu dient, die ursprüngliche Probe 13 und eine unter Verwendung der mechanischen Sonde 18 extrahierte Mikroprobe zu befestigen. Das Ionenstrahl-Bestrahlungssystem ist in der Lage, die ursprüngliche Probe 13 und die Mikroprobe abzutasten.
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3 zeigt eine Prozedur eines üblicherweise verwendeten Mikroabtastverfahrens. Die ursprüngliche Probe 13 wird in die mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung eingeführt, und es wird dann ein leitender Film 23 durch die Abscheidungsfunktion an der Oberfläche der ursprünglichen Probe 13 gebildet (siehe Teil (a) von 3). Als nächstes wird durch den FIB 24 eine Randbearbeitung/-fertigung ausgeführt, während der leitende Film 23 belassen wird ((b) von 3). Die Probe wird geneigt, und der untere Abschnitt 25 wird durch FIB 24 abgetrennt ((c) aus 3). Die Probe wird zurück geneigt. Die mechanische Sonde 18 wird gezwungen, in Kontakt mit der Probenoberfläche zu gelangen. Die Abscheidungsfunktion wird verwendet, um den leitenden Film 23 zu bilden. Dann werden die mechanische Sonde und die Probe aneinander befestigt ((d) aus 3). Ein Tragabschnitt 26 wird durch FIB 24 abgetrennt ((e) aus 3). Eine Mikroprobe 27 wird extrahiert ((f) aus 3). Die extrahierte Mikroprobe 27 wird in Kontakt mit dem Probentisch 28 gebracht. Die Abscheidungsfunktion wird verwendet, um den leitenden Film 23 zu bilden. Dann werden die Mikroprobe 27 und die Probenplattform 28 aneinander befestigt ((g) aus 3). Die mechanische Sonde 18 wird durch FIB 24 abgetrennt ((h) aus 3). FIB 24 wird verwendet, um eine Mikrofertigung auf die Mikroprobe anzuwenden, wodurch eine Dünnfilmprobe 29 gebildet wird ((i) aus 3). Gegenwärtig sind diese Prozessschritte von der Bildung des leitenden Films ((a) aus 3) bis zur Probenextraktion ((f) aus 3) und der Prozess der Dünnfilmmikrofertigung ((i) aus 3) automatisiert.
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4 zeigt ein Verfahren zum Feststellen eines Kontakts mit einer Probe unter Verwendung einer mechanischen Sonde. Die mechanische Sonde 18 steht in Kontakt mit einer Kontaktfeststellungs-Beurteilungseinheit 31. Diese Kontaktfeststellungs-Beurteilungseinheit 31 kann ein Kontaktfeststellungs-Entscheidungssignal zwischen der Probe 13 und der mechanischen Sonde 18 lesen. Wenn das Kontaktfeststellungs-Entscheidungssignal kleiner oder gleich einer vorgegebenen Schwelle ist, wird festgestellt, dass kein Kontakt vorhanden ist, während, wenn es größer als die Schwelle ist, ein Kontakt festgestellt wird.
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Die 5 und 6 sind Ausführungsformen der Bildung eines leitenden Films auf einer Probenoberfläche gemäß dieser Erfindung. Diese Ausführungsformen sind durch eine FIB-Vorrichtung, eine FIB-SEM-Vorrichtung oder eine FIB-'STEM-Vorrichtung implementierbar. Ein Beispiel, das nicht in der Lage ist, eine elektrische Leitung zwischen der mechanischen Sonde und der Probenoberfläche sicherzustellen, ist die Wiederanhaftung durch die FIB-Bearbeitung erzeugten Sputtermaterials an der Probenoberfläche. Zuerst wird die Probenoberfläche vor dem Einbringen der ursprünglichen Probe in die mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung ganz mit leitendem Material beschichtet. Dies soll eine elektrische Aufladung verhindern und die Funktion zur Feststellung eines Kontakts zwischen der mechanischen Sonde und der Probe wirksam machen. Nach der Beschichtung wird eine Probe in die mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung eingebracht. Zuerst wird die Positionierungsfunktion verwendet, um einen leitenden Film an der Oberfläche eines Zielgebiets zu bilden, das beobachtet wird, und auch um eine periphere Bearbeitung/Fertigung und ein Abtrennen des Unterteils auszuführen. Diese Arbeitsvorgänge sind ohne einen Empfang des Einflusses einer elektrischen Aufladung implementierbar, weil das leitende Material 41 bereits beschichtet wurde ((a) aus 5). Allerdings lagert sich Sputtermaterial 42, das bei der Randbearbeitung und beim Abtrennen des Unterteils erzeugt wurde, wieder an einer oberen Fläche 43 und einer Seitenfläche 44 ab. Weil der bearbeitete Teil elektrisch isoliert ist, kann eine elektrische Leitung zwischen der mechanischen Sonde und der Probe nicht mehr sichergestellt werden, was zu dem Problem führt, dass die Kontaktfeststellung nicht durchführbar wird. Um dies zu vermeiden, wird ein leitender Film an der Oberfläche 43 unter Verwendung der Abscheidungsfunktion gebildet ((b) aus 5). Teil (b) aus 5 zeigt einen Weg zur Bildung eines leitenden Films, während ein Gas 45 aus der Abscheidungsdüse 19 ausgestoßen wird und gleichzeitig durch FIB 24 bestrahlt wird. Durch diese Bearbeitung wird der leitende Film 18 an der Oberfläche 43 gebildet und wird ein elektrischer Leitungsweg 45 zwischen der mechanischen Sonde 18 und der Oberfläche 43 sichergestellt, so dass die Kontaktfeststellung geeignet erfolgen kann ((c) aus 5).
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6 zeigt eine Ausführungsform der Bildung eines leitenden Films auf einer Probenoberfläche gemäß dieser Erfindung. Die Beobachtungsrichtung jeder Figur ist auf die FIB-Eintrittsrichtung gelegt. Ähnlich wie in 5 wird angenommen, dass sich Sputtermaterial 42 wieder an die obere Fläche 43 und die Seitenfläche 44 anlagert ((a) aus 6). Die Probe neigt sich ((b) aus 6). In den Figuren von Teil (b) von 6 bis (e) von 6 ist der Maßstab in Längsrichtung verkleinert, weil die Beobachtung in dem Zustand erfolgt, in dem die Probe geneigt oder schräg ist. Der untere Abschnitt 25 wird durch FIB 24 abgetrennt ((c) aus 6). Als nächstes erfolgt eine Abscheidung auf die obere Fläche 43, die Seitenfläche 44 und die untere Schnittebene 51 des bearbeiteten Abschnitts.
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Teil (d) aus 6 zeigt einen Weg zur Bildung eines leitenden Films, während Gas 45 von der Abscheidungsdüse 19 ausgestoßen wird und durch FIB 24 bestrahlt wird. Um zuverlässiger auf die untere Schnittebene abzuscheiden, kann die Abscheidung bei einer weiteren Neigung gegenüber dem unteren Schnittwinkel erfolgen. Durch diese Bearbeitung wird der leitende Film 23 an der oberen Fläche 43, der Seitenfläche 44 und der unteren Schnittebene 51 gebildet, und es kann ein elektrischer Leitungsweg zwischen der mechanischen Sonde und der Probenoberfläche sichergestellt werden, so dass die Kontaktfeststellung geeignet erfolgen kann ((e) aus 6).
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Die 7 und 8 zeigen Ausführungsformen der Bildung eines leitenden Films auf einer Probenoberfläche gemäß dieser Erfindung. Diese Ausführungsformen sind durch eine FIB-Vorrichtung, eine FIB-SEM-Vorrichtung oder eine FIB-STEM-Vorrichtung implementierbar. Bei einem Beispiel, bei dem es nicht möglich ist, die elektrische Leitung zwischen der mechanischen Sonde und der Probenoberfläche zu gewährleisten, verschwindet das über dem Tragabschnitt liegende leitende Material. Im Allgemeinen folgt die Strahlintensität bei FIB einer Gauß-Verteilung, wobei der zentrale Teil am stärksten ist, während die Randabschnitte schwächer werden. Die Oberfläche des Randabschnitts des bearbeiteten Gebiets wird infolge des Einflusses eines Teils mit abgeschwächter Strahlintensität (Strahlaufweitung) leicht gesputtert, was unerwünscht ist. Insbesondere wird dieser Einfluss gewöhnlich am Tragabschnitt wegen der geringen Länge einer Richtung orthogonal zur Längsrichtung vorherrschend. Zusätzlich wird mit zunehmender Bearbeitungszeit das Sputtern leitenden Materials an der Oberfläche ausgeprägt. Aus diesen Gründen ist es nicht möglich, die elektrische Leitung zwischen der mechanischen Sonde und der Probenoberfläche zu gewährleisten, woraus sich das Problem ergibt, dass die Kontaktfeststellung unmöglich wird. Folglich wird eine Abscheidung auf die Oberfläche 43 des Tragabschnitts 26 mit dem leitenden Material 41 ausgeführt, das nach der Randbearbeitung verschwunden ist ((a) aus 7). Teil (b) aus 7 zeigt einen Weg zur Bildung eines leitenden Films ohne Ausstoßen von Gas 45 aus der Abscheidungsdüse 19 und zum Ausführen eines Abtastens durch FIB 24. Infolge dieser Bearbeitung wird der leitende Film 23 gebildet, und es wird möglich, den elektrischen Leitungsweg 46 zwischen der mechanischen Sonde 18 und der Oberfläche 43 sicherzustellen ((c) aus 7). Zusätzlich kann bei der Abscheidung nach dem Einleiten der Mikroabtastung der leitende Film 23 über dem Tragabschnitt gebildet werden ((a) aus 8). Vorzugsweise wird die Dicke des leitenden Films dabei so eingestellt, dass sie etwas größer wird, um zu gewährleisten, dass er nicht infolge der Strahlaufweitung verschwindet. Durch diese Verarbeitung verschwindet der leitende Film 23 über dem Tragabschnitt selbst nach der Ausführung der Randbearbeitung nicht mehr, wodurch es möglich ist, den elektrischen Leitungsweg 46 zwischen der mechanischen Sonde 18 und der Oberfläche 43 zu gewährleisten ((b) aus 8).
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Die Mikroprobe mit der daran befestigten mechanischen Sonde wird extrahiert, nachdem der Tragabschnitt abgetrennt wurde, und dann an der Probenplattform befestigt. Die Feststellung des Kontakts mit der mechanischen Sonde, der extrahierten Mikroprobe und dem Probentisch erfolgt durch Feststellung der elektrischen Leitung dazwischen. Allerdings kann in manchen Fällen, beispielsweise in dem Fall, in dem die Probe aus einem dielektrischen Material besteht, und im Fall eines daran haftenden Sputtermaterials die elektrische Leitung nicht gewährleistet werden, woraus sich das Problem ergibt, dass die Kontaktfeststellung nicht geeignet erfolgen kann. 9, 10 und 11 zeigen Ausführungsformen der Bildung eines leitenden Films auf einer Probe gemäß dieser Erfindung. Diese Ausführungsformen sind durch eine FIB-Vorrichtung, eine FIB-SEM-Vorrichtung oder eine FIB-STEM-Vorrichtung implementierbar. 9 zeigt eine Ausführungsform der Bildung eines leitenden Films auf der oberen Fläche und den Seitenflächen einer Mikroprobe bei einer Befestigung des unteren Abschnitts der Mikroprobe auf der Probenplattform. Teil (a) aus 9 ist ein Diagramm, das einen Zustand schematisch zeigt, bevor bewirkt wird, dass eine Mikroprobe 27, die von der mechanischen Sonde 18 extrahiert wurde, in Kontakt mit der oberen Fläche der Probenplattform 28 gelangt. Als nächstes wird auf die obere Fläche 43 und die Seitenfläche 44 der Mikroprobe 27 abgeschieden. Teil (b) aus 9 zeigt einen Weg zur Bildung eines leitenden Films, während Gas 45 von der Abscheidungsdüse 19 ausgestoßen wird und durch FIB 24 bestrahlt wird. Durch diese Bearbeitung wird der leitende Film 23 auf der oberen Fläche 43 und der Seitenfläche 44 ((c) aus 9) gebildet, wodurch es möglich wird, den elektrischen Leitungsweg 46 zwischen der mechanischen Sonde 18, der Mikroprobe 27 und der Probenplattform 28 sicherzustellen, wodurch die Kontaktfeststellung geeignet erfolgen kann ((d) aus 9).
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10 zeigt eine Ausführungsform der Bildung eines leitenden Films auf der oberen Fläche und den Seitenflächen sowie der unteren Schnittebene einer Mikroprobe in dem Fall, dass der untere Abschnitt der extrahierten Mikroprobe an der Probenplattform befestigt ist. Teil (a) aus 10 ist ein Diagramm, das einen Zustand schematisch zeigt, bevor bewirkt wird, dass eine Mikroprobe 27, die von der mechanischen Sonde 18 extrahiert wurde, in Kontakt mit der oberen Fläche der Probenplattform 28 gelangt. Während dieser Zustand beibehalten wird, erfolgt die Abscheidung auf der oberen Fläche 43 und der Seitenfläche 44 der Mikroprobe 27. (b) von 10 zeigt einen Weg zur Bildung eines leitenden Films, während das Gas 45 aus der Abscheidungsdüse 19 ausgestoßen wird und durch FIB 24 bestrahlt wird. (c) von 10 ist ein schematisches Diagramm, das einen Zustand zeigt, nachdem die Mikroprobe 27 unter Verwendung eines Drehmechanismus der mechanischen Sonde 18 in α-Richtung gedreht wurde, nachdem der leitende Film 23 auf der oberen Fläche 43 und der Seitenfläche 44 gebildet wurde. Als nächstes wird, während dieser Zustand beibehalten wird, eine Abscheidung auf der unteren Schnittebene 51 der Mikroprobe 27 ausgeführt. (d) von 10 zeigt einen Weg zur Bildung eines leitenden Films, während das Gas 45 aus der Abscheidungsdüse 19 ausgestoßen wird und FIB 24 eingestrahlt wird, im Probenzustand, bei dem die Seitenfläche und die untere Schnittebene vom FIB 24 sichtbar sind. Durch die vorstehend erwähnte Bearbeitung wird auch der leitende Film 23 auf dem unteren abgetrennten Abschnitt 51 gebildet ((e) aus 10). Der Drehmechanismus der mechanischen Sonde 18 wird verwendet, um zum ursprünglichen Winkel zurückzukehren ((f) aus 10). Es ist möglich, den elektrischen Leitungsweg 46 zwischen der mechanischen Sonde 18, der Mikroprobe 27 und der Probenplattform 28 zu gewährleisten, so dass die Kontaktfeststellung geeignet erfolgen kann ((g) aus 10).
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11 zeigt eine Ausführungsform der Bildung eines leitenden Films auf der oberen Fläche und den Seitenflächen und dem unteren Abschnitt einer Mikroprobe in dem Fall, dass eine Seitenfläche der extrahierten Mikroprobe auf der Probenplattform befestigt ist. Teil (a) von 11 ist ein Diagramm, das einen Zustand schematisch zeigt, bevor bewirkt wird, dass die durch die mechanische Sonde 18 extrahierte Mikroprobe 27 in Kontakt mit der oberen Fläche der Probenplattform 28 gelangt. Als nächstes erfolgt eine Abscheidung auf die obere Fläche 43 und die Seitenfläche 44. (b) von 11 zeigt einen Weg zur Bildung eines leitenden Films, während das Gas 45 aus der Abscheidungsdüse 19 ausgestoßen wird und durch den FIB 24 bestrahlt wird. Durch diese Bearbeitung wird der leitende Film 23 auf der oberen Fläche 43 und der Seitenfläche 44 ((c) aus 11) gebildet und wird der elektrische Leitungsweg 46 zwischen der mechanischen Sonde 18, der Mikroprobe 27 und der Probenplattform 28 gewährleistet, so dass die Kontakterkennung geeignet erfolgen kann ((d) aus 11). Zusätzlich kann im Fall der Befestigung der Seitenfläche der Mikroprobe an der Probenplattform die folgende Prozedur ausgeführt werden. Zuerst erfolgt, wie in 10 erklärt wurde, eine Abscheidung auf die obere und die Seitenfläche der Mikroprobe, wodurch ein leitender Film gebildet wird. Als nächstes wird der Drehmechanismus der mechanischen Sonde verwendet, um die Mikroprobe zu drehen, und es wird dann eine Abscheidung auf die untere Schnittebene in dem Probenzustand ausgeführt, in dem die untere Schnittebene vom FIB 24 sichtbar ist, wodurch der leitende Film gebildet wird. Die Befestigung an der Probenplattform kann erfolgen, ohne eine zusätzliche Verarbeitung auszuführen. Alternativ kann sie erfolgen, nachdem der Drehwinkel in den ursprünglichen Zustand zurückgestellt wurde.
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Die Ausführungsformen aus den 5 bis 11 sind die Ausführungsformen, die sich auf die FIB-basierte Bildung eines leitenden Films beziehen, so dass sie unter Verwendung einer FIB-Vorrichtung, einer FIB-SEM-Vorrichtung oder einer FIB-STEM-Vorrichtung implementierbar sind. Die Bildung eines leitenden Films unter Verwendung eines Elektronenstrahls ist jedoch nur unter Verwendung der FIB-SEM- und der FIB-STEM-Vorrichtung implementierbar. Insbesondere werden gemäß den Ausführungsformen aus den 5 bis 11 ähnliche Verarbeitungen selbst dann implementierbar, wenn an Stelle des für die Bildung eines leitenden Films verwendeten FIB ein Elektronenstrahl verwendet wird. Hier wird als repräsentatives Beispiel eine Ausführungsform im Fall der Verwendung des Elektronenstrahls für die Bildung des leitenden Films in Bezug auf die Ausführungsformen aus den 5 und 6 gezeigt. 12 ist eine Ausführungsform der Bildung eines leitenden Films auf der Probenoberfläche gemäß dieser Erfindung. Nach der Ausführung der Randbearbeitung und des Abtrennens des Unterteils lagert sich Sputtermaterial 42 wieder auf der oberen Fläche 43 und der Seitenfläche 44 ab ((a) aus 12). Weil der bearbeitete Teil elektrisch isoliert ist, ist eine elektrische Leitung zwischen der mechanischen Sonde und der Probe nicht mehr gewährleistet, woraus sich das Problem ergibt, dass die Kontaktfeststellung nicht möglich ist. Um dies zu vermeiden, wird ein leitender Film unter Verwendung der Abscheidungsfunktion an der Oberfläche gebildet ((b) aus 12). In (b) von 12 ist ein Weg zur Bildung eines leitenden Films dargestellt, während Gas 45 aus der Abscheidungsdüse 19 ausgestoßen wird und durch den FIB 24 abgetastet wird. Mit dieser Bearbeitung wird der leitende Film 23 auf der Fläche 43 gebildet, und der elektrische Leitungsweg 46 wird zwischen der mechanischen Sonde 18 und der Fläche 43 gewährleistet, so dass die Kontaktfeststellung geeignet erfolgen kann ((c) aus 12).
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13 zeigt eine Ausführungsform der Bildung eines leitenden Films auf einer Probenoberfläche gemäß dieser Erfindung. Die Beobachtungsrichtung jeder Figur ist als die Eintrittsrichtung eines Elektronenstrahls festgelegt. Ähnlich 12 sei angenommen, dass das durch die Randbearbeitung erzeugte Sputtermaterial 42 wieder auf der oberen Fläche 43 und der Seitenfläche 44 abgelagert wird ((a) aus 13). Die Probe neigt sich ((b) aus 13), und ihr unterer Abschnitt wird durch den FIB 24 abgetrennt ((c) aus 13). In (c) von 3 wird auf die Darstellung verzichtet, weil der untere Abschnitt nicht aus der Eintrittsrichtung des Elektronenstrahls sichtbar ist. Die Probenneigung oder Schrägstellung wird zurückgesetzt ((d) aus 13). Während dieser Zustand beibehalten wird, erfolgt die Abscheidung auf die obere Fläche 43 und die Seitenfläche 44 und die untere Schnittebene 51. (e) von 13 zeigt einen Weg zur Bildung eines leitenden Films, während Gas 45 aus der Abscheidungsdüse 19 ausgestoßen wird und durch den FIB 24 abgetastet wird. Um zuverlässiger auf die untere Schnittebene abscheiden zu können, kann die Abscheidung erfolgen, nachdem eine Winkeleinstellung ausgeführt wurde, um zu ermöglichen, dass die untere Schnittebene durch den Elektronenstrahl beobachtbar ist. Durch diese Bearbeitung wird der leitende Film 23 gebildet und wird der elektrische Leitungsweg 46 zwischen der mechanischen Sonde und der Probenoberfläche gewährleistet, so dass die Kontaktfeststellung geeignet erfolgen kann ((f) aus 13). Es sei bemerkt, dass (a), (d), (e) und (f) aus 13 den Maßstab in Längsrichtung verkleinern, weil die Beobachtung beim geneigten Zustand der Probe ausgeführt wird.
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14 zeigt eine bildliche Darstellung von Probenquerschnittsstrukturen, worauf diese Erfindung angewendet werden kann. Diese Erfindung ist auf bestimmte Arten von Materialien anwendbar, welche den elektrischen Leitungsweg nicht gewährleisten können, wie Proben, die teilweise ein dielektrisches Material im dielektrischen Material oder im leitenden Material enthalten. Die Erfindung ist auch für leitfähige Materialien verwendbar. Teil (a) von 14 ist eine schematische Schnittansicht eines dielektrischen Materials. Beispiele des dielektrischen Materials sind verschiedene Arten von Materialien wie Keramiken, Polymere, biologische Proben usw. Hier ist ein Beispiel einer Keramik als ein repräsentatives Beispiel dargestellt. Typischerweise weisen Keramiken 140 eine gesinterte Körperstruktur mit einer Anzahl von Körnern 141 auf. (b) von 14 ist eine schematische Schnittansicht einer Probe, die teilweise ein dielektrisches Material im leitenden Material enthält. Hier ist als repräsentatives Beispiel ein Beispiel eines Halbleiters dargestellt. Zur Vereinfachung ist der Halbleiter 142 so eingerichtet, dass er eine mehrschichtige Struktur aufweist, wobei ein dielektrischer Film 144 und ein leitender Film 145 auf einem Si-Substrat 143, wobei es sich um ein leitendes Material handelt, laminiert sind. Hierbei ergibt sich das Problem, dass kein elektrischer Leitungsweg gewährleistet werden kann, weil der dielektrische Film 144 zwischen dem Si-Substrat 143 und dem leitenden Film 146 selbst dann existiert, wenn die mechanische Sonde in Kontakt mit der Oberfläche des leitenden Films gelangt. Indem diese Erfindung darauf angewendet wird, kann der elektrische Leitungsweg zwischen der mechanischen Sonde und der ursprünglichen Probe gewährleistet werden, wodurch die Kontaktfeststellung ermöglicht wird. Zusätzlich wird es durch Anwenden dieser Erfindung auf extrahierte Mikroproben möglich, eine elektrische Leitfähigkeit zwischen der mechanischen Sonde, der Mikroprobe und der Probenplattform zu erreichen, wodurch die Kontaktfeststellung erreicht werden kann.
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Die Ausführungsformen von 5 bis 14 sind auf eine manuelle Manipulation und eine automatische Verarbeitung eines Mikroprobenbildungsverfahrens anwendbar. 15 zeigt eine Fertigungs-/Verarbeitungsprozedur, wenn diese Erfindung auf die automatische Verarbeitung des Mikroprobenbildungsverfahrens angewendet wird. Zuerst wird vor der Einleitung der automatischen Verarbeitung eine Parametereinstellung ausgeführt. Die Parameter umfassen jene, welche die Größe der Verarbeitungsfläche, die Verarbeitungszeit, den Verarbeitungsort, den Ort der Befestigung der extrahierten Probe angeben, und andere. Die automatische Verarbeitung wird eingeleitet. Es werden die auf einer Abscheidung basierende Bildung eines leitenden Films, eine Randbearbeitung und ein Abtrennen des Unterteils ausgeführt. Durch die Verwendung dieser Erfindung erfolgt eine Abscheidung auf die obere Fläche und die Seitenfläche und die untere Schnittebene, wodurch ein leitender Film gebildet wird. Die mechanische Sonde wird eingeführt. Diese mechanische Sonde wird in Kontakt mit der Probenoberfläche gebracht. Es wird ein elektrischer Leitungsweg gewährleistet, wodurch die Kontakterkennung erfolgen kann. Das apikale Ende und die ursprüngliche Probe werden durch Abscheidung befestigt. Der Tragabschnitt wird durch den FIB abgetrennt. Eine Mikroprobe wird extrahiert und dann zusammen mit der mechanischen Sonde entfernt. Die ursprüngliche Probe wird entfernt. Die Probenplattform wird eingeführt. Die extrahierte Mikroprobe wird eingeführt. Unter Verwendung dieser Erfindung erfolgt die Abscheidung auf die obere Fläche und die Seitenfläche und die untere Schnittebene der extrahierten Mikroprobe, wodurch ein leitender Film gebildet wird. Die Mikroprobe wird in Kontakt mit der Probenplattform gebracht. Der elektrische Leitungsweg wird gewährleistet, wodurch die Kontaktfeststellung erfolgen kann. Die Mikroprobe und die Probenplattform werden durch Abscheidung befestigt. Die mechanische Sonde wird durch den FIB abgetrennt. Die mechanische Sonde wird angetrieben, um sie nach außen zu bewegen. Danach wird eine automatische Dünnfilmfertigung ausgeführt, wodurch eine Dünnfilmprobe gebildet wird. Es sei bemerkt, dass in dem Fall, dass eine SEM-Querschnittsbeobachtung angestrebt wird, nur die Querschnittsbearbeitung unter Verwendung des FIB ausgeführt werden kann. Durch Anwenden dieser Erfindung kann die Prozedur bis zur Dünnfilmprobenpräparation automatisch implementiert werden. Zusätzlich ist die vorstehend erwähnte Prozedur auch durch manuelle Manipulation des Mikroprobenbildungsverfahrens erreichbar.
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Wenngleich diese Erfindung mit Bezug auf spezielle Ausführungsformen beschrieben wurde, sollte die Beschreibung nicht als die Erfindung einschränkend ausgelegt werden, und Fachleuten werden verschiedene Modifikationen und Abänderungen einfallen, ohne vom Gedanken und vom Schutzumfang der durch die anliegenden Ansprüche definierten Erfindung abzuweichen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ionenstrahl-Bestrahlungssystem
- 2
- Ionensystem
- 3
- Fokussierlinse
- 4
- Ablenker
- 5
- Objektivlinse
- 6
- Ionenstrahl
- 7
- Elektronenstrahl-Bestrahlungssystem
- 8
- Elektronensystem
- 9
- Fokussierlinse
- 10
- Ablenker
- 11
- Objektivlinse
- 12
- Elektronenstrahl
- 13
- Ursprüngliche Probe
- 14
- Probentisch
- 15
- Kammer
- 16
- Sekundäres geladenes Teilchen
- 17
- Detektor für sekundäre geladene Teilchen
- 18
- Mechanische Sonde
- 19
- Abscheidungsdüse
- 20
- Vakuumpumpe
- 21
- Steuereinheit
- 22
- CRT
- 23
- Leitender Film
- 24
- FIB
- 25
- Unterer Abschnitt
- 26
- Tragabschnitt
- 27
- Mikroprobe
- 28
- Probenplattform
- 29
- Dünnfilmprobe
- 31
- Kontaktfeststellungs-Beurteilungseinheit
- 41
- Leitendes Material
- 42
- Sputtermaterial
- 43
- Obere Fläche
- 44
- Seitenfläche
- 45
- Gas
- 46
- Elektrischer Leitungsweg
- 51
- Untere Schnittebene
- 140
- Keramik
- 141
- Körner
- 142
- Halbleiter
- 143
- Si-Substrat
- 144
- Dielektrischer Film
- 145
- Leitender Film