DE4229275A1 - Steuerung fuer die position einer probe in einem system mit fokussiertem ionenstrahl - Google Patents
Steuerung fuer die position einer probe in einem system mit fokussiertem ionenstrahlInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerung für die
Position einer Probe in einem System mit fokussiertem Ionen
strahl, insbesondere eine solche derartige Steuerung, die
eine Störungsanalyse in einem Material wie bei einem Halb
leiterspeicherelement ausführen kann, bei dem an der Ober
fläche ein mit regelmäßigem Intervall wiederholtes Muster
vorhanden ist.
Bei Systemen mit fokussiertem Ionenstrahl wird zum Bearbei
ten einer Probe der Strahl auf eine bestimmte Position ge
richtet, in die der Bereich der Probe zu bewegen ist, die
durch den Strahl bearbeitet werden soll. Diese Position wird
im folgenden als Bearbeitungsposition bezeichnet.
Ein herkömmliches System mit fokussiertem Ionenstrahl ist im
allgemeinen als ein solches bekannt, das dazu dient, ver
schiedene Arten von Materialien feinzubearbeiten. Derarti
ge Systeme werden zum Analysieren schadhafter Bits bei einem
Halbleiterspeicherelement zunehmend geschätzt.
Wenn ein System mit fokussiertem Ionenstrahl auf die Analyse
schadhafter Bits eines Halbleiterspeicherelements angewendet
wird, wird zunächst die Position einer fehlerhaften Zelle im
Speicherelement in Form von Positionsdaten (Adresse) in Bit
einheiten, wobei es sich um die Speichereinheit handelt, be
rechnet, wobei alle Speicherzellen betätigt werden. Nachdem
die Position eines schadhaften Bits im schadhaften Speicher
element in Form von Positionsdaten bestimmt ist, wird das
schadhafte Speicherelement auf einen beweglichen Probentisch
im System mit dem fokussierten Ionenstrahl aufgesetzt. Dann
wird ein Ablauf zum Bewegen des Probentisches unter Posi
tionssteuerung ausgeführt, um den fehlerhaften Bitbereich
des fehlerhaften Speicherelements so zu bewegen, daß er in
die Bearbeitungsposition kommt. Nachdem der schadhafte Bit
bereich in die Bearbeitungsposition geführt ist, wird eine
Position durch den Ionenstrahl stark geätzt, die dicht vor
der Position eines Querschnitts liegt, der im Bereich mit
dem schadhaften Bit auszubilden ist. Anschließend wird die
Seitenwand der geätzten Position allmählich fein abgeätzt,
um einen Querschnitt an der Zielposition auszubilden.
Schließlich wird ein Querschnitt genau in der Position des
Bereichs des fehlerhaften Bits ausgebildet. Anschließend
wird dieser Querschnitt unter Verwendung eines Elektronen
mikroskops oder dergleichen beobachtet, um den Fehler nach
Struktur und Art zu diagnostizieren, um so eine Analyse aus
zuführen, um eine Verbesserung beim Herstellprozeß einer
Halbleiterspeichervorrichtung bewerkstelligen zu können.
Eine solche Analyse ist kurz in IEEE/IRPS, 1989, Seiten 43
51 beschrieben.
Bei der vorstehend genannten Anwendung eines Systems mit fo
kussiertem Ionenstrahl auf die Analyse eines schadhaften
Bits in einem Speicherelement, ist es für den Betrieb des
Systems wesentlich, daß der Bereich mit dem schadhaften Bit
genau in die Bearbeitungsposition bewegt wird. Beim herkömm
lichen System mit fokussiertem Ionenstrahl wird die Bewegung
zur Positionseinstellung von Hand durch eine Bedienperson
ausgeführt. Das heißt, daß die Bedienperson die Probe unter
Verwendung des Systems mit dem fokussierten Ionenstrahl be
obachtet, wobei sie die Anzahl von Spalten und Zeilen der
Speicherzellen zählt, um dadurch den Zielbereich mit dem
schadhaften Bit zu erreichen. Bei diesem Verfahren ist je
doch nicht nur der Zählvorgang dem Auftreten von Fehlern
ausgesetzt, wobei Zahlen zu zählen sind, die in die Hunderte
und Tausende gehen, sondern zum Zählen ist auch eine lange
Zeitspanne erforderlich.
Ein Vorschlag zum Verbessern des Betriebs der Bewegung des
Probentisches ist in JP-A-63-3 12 627 offenbart. Dieser Vor
schlag stimmt jedoch mit dem vorstehend genannten Verfahren
dahingehend überein, daß das Ausmaß der Bewegung des Proben
tisches von Hand als Anzahl von Spalten und Zeilen von
Speicherzellen gezählt wird.
Als Positionssteuertechniken zum Einstellen der Position des
Probentisches sind Steuervorrichtungen für die Bearbeitungs
position eines Systems mit einem fokussierten Ionenstrahl in
JP-A-2-24 949, und ein Probenpositions-Anzeigesystem für
einen Analysator mit geladenem Teilchenstrahl in JP-A-58-
75 749 offenbart.
Bei Anwendung des herkömmlichen Systems mit fokussiertem Io
nenstrahl auf die Analyse schadhafter Bits, wie vorstehend
beschrieben, beruht der Bewegungsablauf bei der Positions
steuerung zum Erreichen des Bereichs mit dem fehlerhaften
Bit darauf, daß eine Bedienperson das Ausmaß der Bewegung
mißt, während sie die Anzahl von Bitbereichen auf der Ober
fläche des Speicherbereichs durch Beobachtung unter Verwen
dung eines Mikroskops oder dergleichen zählt. Bei einem sol
chen Verstellverfahren ist es jedoch angesichts der derzei
tigen Verringerung der Größe von Bitbereichen als Speicher
einheiten und der Zunahme der Anzahl von Bit-Bereichen auf
grund der Zunahme von Halbleiterspeicherelementen nach Dich
te und Kapazität in der Praxis sehr schwierig, den elek
trisch bestimmten fehlerhaften Bitbereich des Halbleiter
speicherelements in die Position zur Bearbeitung durch den
fokussierten Ionenstrahl genau und schnell zu bewegen. Dies
hat ein großes Absenken des Betriebswirkungsgrades zur Fol
ge.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuerung für
die Position einer Probe in einem System mit fokussiertem
Ionenstrahl anzugeben, durch die ein fehlerhafter Bereich
einer Probe mit einer zyklischen Anordnungsstruktur auf sei
ner Oberfläche, wie bei einem Halbleiterspeicherelement mit
hoher Dichte und hoher Kapazität, genau und schnell in eine
Position zur Bearbeitung durch einen fokussierten Ionen
strahl bewegt werden kann, um dadurch den Betriebswirkungs
grad zu erhöhen.
Das erfindungsgemäße System mit fokussiertem Ionenstrahl
weist folgendes auf: ein Ionenstrahl-Optiksystem zum Ablen
ken eines fokussierten Ionenstrahls so, daß dieser auf eine
Probe strahlt; einen Probenbewegungsmechanismus zum Bewegen
der Probe, während sie gehalten wird; eine Bewegungsausmaß-
Ermittlungseinrichtung zum Ermitteln des Ausmaßes der Bewe
gung der durch den Probenbewegungsmechanismus bewegten Pro
be; eine Ermittlungseinrichtung für geladene Teilchen, um
von der Probe durch die Einstrahlung des Ionenstrahls frei
gesetzte geladene Teilchen zu ermitteln; eine Steuerungsver
arbeitungseinrichtung zum Ausführen von Ablenksteuerung für
den fokussierten Ionenstrahl, von Probenpositionssteuerung,
von Speicherung für das Ermittlungssignal für die geladenen
Teilchen, und zum Verarbeiten des Ermittlungssignals für die
geladenen Teilchen; eine Anzeigeeinrichtung zum Darstellen
des Oberflächenzustandes der Probe; und eine Bezugseinhei
ten-Berechnungseinrichtung zum Berechnen der Bezugseinheit
von Musteränderungen auf Grundlage des zyklischen Ermitt
lungssignals, wie es von der Ermittlungseinrichtung für ge
ladene Teilchen abhängig von Musteränderungen ausgegeben
wird, wenn ein im regelmäßigem Intervall auf der Oberfläche
der Probe wiederholtes Muster vorhanden ist, so daß die Pro
be bewegt wird, während der Probenbewegungsmechanismus auf
Grundlage eines auf der Probe festgelegten Bezugspunktes
bewegt wird und die Bezugseinheit durch die Berechnungsein
richtung berechnet wird.
Beim vorstehend genannten Aufbau kann automatische Bewegung
dadurch ausgeführt werden, daß eine Bedienperson die Ziel
bewegungsposition von Hand einstellt und den Probenbewe
gungsmechanismus auf Grundlage des Bezugspunktes und der Be
zugseinheit steuert; das Bewegungsausmaß kann auf der Anzei
geeinheit unter Verwendung der Bezugseinheit dargestellt
werden, wodurch automatische Bewegung der Probe ausgeführt
werden kann, bevor die Bedienperson die Zielposition über
die Anzeigeeinrichtung auffindet.
Beim vorstehend genannten Aufbau kann das System eine Ein
richtung aufweisen, die dazu dient, die Positionsdaten der
Zielposition zu speichern, wie sie nach einem anderen Ver
fahren berechnet werden, so daß die Probe automatisch bewegt
werden kann, während der Probenbewegungsmechanismus auf
Grundlage der Positionsdaten für die Zielposition und den
Bezugspunkt und die Bezugseinheit so gesteuert wird, daß die
Zielposition mit der Bearbeitungsposition zusammenfällt.
Vorzugsweise weist die Bezugseinheit-Berechnungseinheit eine
Zähleinrichtung auf, die zum Zählen des Wertes der Anzahl
von Änderungen des Ermittlungssignals dient, wie es von der
Ermittlungseinrichtung für geladene Teilchen während der
Bewegung der Probe erzeugt wird, und sie weist eine Arithme
tikoperationseinrichtung auf, um die Bezugseinheit dadurch
zu berechnen, daß das Ausmaß der Bewegung, wie von der Bewe
gungsausmaß-Ermittlungseinrichtung festgestellt wird, durch
die von der Zähleinrichtung gezählte Zahl geteilt wird.
Vorzugsweise ist die Anzeigeeinrichtung so ausgebildet, daß
das Bewegungsausmaß der Probe unter Verwendung der Bezugs
einheit dargestellt wird.
Vorzugsweise sind die Zielpositionsdaten Daten für Bewegung,
die einem ganzzahligen Vielfachen der Bezugseinheit entspre
chen.
Noch bevorzugter ist die Probe ein Halbleiterspeicherelement
mit einer Struktur mit zyklischer Anordnung auf seiner Ober
fläche, wobei sich der Zustand zyklisch mit Wiederholung der
Breite eines Bits als Bezug ändert.
Noch bevorzugter kann diesem System eine Einrichtung zum
Einstrahlen eines Strahls auf die Oberfläche der Probe und
eine Einrichtung zum Empfangen/Ermitteln eines von dieser
reflektierten Strahls hinzugefügt werden, oder es kann dem
System ein Rastertunnelmikroskop hinzugefügt werden, um die
Ermittlungseinrichtung für geladene Teilchen durch die vor
stehend genannte Einrichtung zu ersetzen, um durch diese die
Berechnung der Bezugseinheit und der Bewegung der Probe aus
zuführen.
Besonders bei Anwendung des erfindungsgemäßen Systems mit
fokussiertem Ionenstrahl auf die Analyse fehlerhafter Bits
eines Halbleiterspeicherelements wird die Bitbreite als Be
zugseinheit unter Verwendung der Tatsache berechnet, daß die
Bits regulär auf dem Speicherelement angeordnet sind, wo
durch die Bewegung der Probe dadurch automatisch ausgeführt
werden kann, daß das Bewegungsausmaß automatisch als Anzahl
der Bits ausgehend vom Bezugspunkt als Startpunkt auf Grund
lage der Bezugseinheit berechnet wird. Die Bezugseinheit/Be
rechnungseinrichtung kann durch Software realisiert sein.
Speziell gilt, daß der Zustand der Oberfläche auf der Anzei
geeinrichtung dadurch angezeigt wird, daß das Rastersignal
des Zonenstrahls als Rastersignal für die Anzeigevorrichtung
verwendet wird, und daß das Ermittlungssignal von der Er
mittlungseinrichtung für geladene Teilchen als Luminanzsig
nal für die Anzeigeeinrichtung verwendet wird, während ein
willkürlich eingestellter Bereich auf der Oberfläche der
Probe zentrisch zur optischen Achse des Ionenstrahl-Optik
systems dadurch abgerastert wird, daß der Ionenstrahl durch
Verringern des Stroms im System mit dem fokussierten Zonen
strahl verengt wird. In diesem Zustand wird die Bezugsein
heit für die Probe auf Grundlage des Ermittlungssignals von
der Ermittlungseinrichtung für geladene Teilchen berechnet,
das sich entsprechend der Änderung des Musters ändert, das
mit regulärem Intervall auf der Oberfläche der Probe wieder
holt ist, und auf Grundlage des aktuellen Bewegungsausmaßes,
wie es von der Bewegungsausmaß-Ermittlungseinrichtung gemel
det wird. Die Bezugseinheit kann auf Grundlage der Informa
tion berechnet werden, wie sie auf der Anzeigeeinrichtung
dargestellt ist. Der Bezugspunkt wird auf der Oberfläche der
Probe geeignet eingestellt.
Anschließend wird die Probe unter Beobachtung des Oberflä
chenbildes der Probe so verstellt, daß der Bezugspunkt mit
dem Zentrum des Rasterbereichs des Ionenstrahls überein
stimmt. Dann wird, ausgehend vom Zustand, in dem das Rastern
des Ionenstrahls angehalten wurde, um Übereinstimmung mit
der optischen Achse des Ionenstrahl-Optiksystems zu erzie
len, die Probe bewegt, während der Betrieb des Probenver
stellmechanismus gesteuert wird. Beim Bewegungsablauf des
Probenverstellmechanismus wird das Bewegungsausmaß dadurch
berechnet, daß die Bezugseinheit als Einheit verwendet wird,
die sich auf Grundlage des Bewegungsausmaßes ergibt, wie es
von der Bewegungsausmaß-Ermittlungseinrichtung ausgegeben
wird, und auf Grundlage des Ermittlungssignals, wie es von
der Ermittlungseinrichtung für geladene Teilchen ausgegeben
wird. Das berechnete Bewegungsausmaß wird dargestellt.
Beim erfindungsgemäßen System mit fokussiertem Ionenstrahl
wird, wie vorstehend beschrieben, die Probe dadurch bewegt,
daß die Bezugseinheit für die Probe berechnet wird und der
Bezugspunkt so eingestellt wird, daß die Zielposition für
die Probe, wie durch ein anderes Verfahren berechnet, mit
der Bearbeitungsposition übereinstimmt. Da die Bewegung auf
Grundlage der Bezugseinheit erfolgt, kann das Bewegungsaus
maß mit so hoher Genauigkeit erfaßt werden, daß die Probe
schnell in die Zielposition bewegt werden kann.
Die Erfindung wird im folgenden anhand durch Figuren veran
schaulichten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigt;
Fig. 2 zeigt die Oberfläche einer Probe (Halbleiterspeicher
element), dem Querschnitt der Probe und die Beziehung zwi
schen der Oberflächenform und einem Ermittlungssignal in
Diagrammen (A), (B) bzw. (C);
Fig. 3 ist ein Schaltungsdiagramm, das einen wichtigen Teil
des in Fig. 1 dargestellten Systems zeigt;
Fig. 4 ist ein Flußdiagramm, das den Betrieb des Systems von
der Bewegung der Probe bis zur Bearbeitung der Probe beim
Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
Fig. 5 ist ein Flußdiagramm, das ein teilweise modifiziertes
Beispiel für den in Fig. 4 dargestellten Betrieb zeigt;
Fig. 6 ist ein Blockdiagramm eines Systems mit fokussiertem
Ionenstrahl gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Er
findung; und
Fig. 7 ist ein Blockdiagramm für ein System mit fokussiertem
Ionenstrahl gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Er
findung.
Fig. 1 ist ein Diagramm, das die Gesamtkonfiguration eines
Systems mit fokussiertem Ionenstrahl gemäß einem ersten Aus
führungsbeispiel der Erfindung zeigt. Das Innere eines Va
kuumgefäßes 1 ist durch eine (nicht dargestellte) Abpump
vorrichtung evakuiert. Ein im Vakuumgefäß 1 angeordnetes Io
nenstrahl-Optiksystem weist eine Ionenquelle 2, eine Zieh
elektrode 3, eine Kondensorlinse 4, Ablenkelektroden 5 und
eine Objektivlinse 6 auf. Ein Bewegungsmechanismus 10 zum
Bewegen einer Probe 9 ist unterhalb des Ionenstrahl-Optik
systems angeordnet. Ein durch das Ionenstrahl-Optiksystem
fokussierter Ionenstrahl 8 wird auf die Probe 9 gestrahlt,
die vom Bewegungsmechanismus 10 gehalten wird. Hierbei wer
den von der Probe 9 emittierte Sekundärelektronen durch ei
nen Sekundärelektronendetektor 7 ermittelt.
Das Ionenstrahl-Optiksystem weist weiterhin eine Ionen
strahl-Spannungsversorgung 11, eine Linsen-Spannungsversor
gung 12 und eine Ablenk-Spannungsversorgung 13 auf, um die
oben genannten jeweiligen Aufbauteile mit elektrischer Span
nung zu versorgen. Ausgangssignale von der Ionenquellen-
Spannungsversorgung 11, der Linsen-Spannungsversorgung 12
und der Ablenk-Spannungsversorgung 13 werden auf bekannte
Weise in einem Steuerungs-Verarbeitungsbereich 17 berechnet.
Der Bewegungsmechanismus 10 wird in bekannter Weise durch
elektrische Leistung angetrieben, die von einer Bewegungs
mechanismus-Spannungsversorgung 14 geliefert wird, und die
durch den Steuerungs-Verarbeitungsbereich 17 gesteuert wird.
Die Eingabe/Ausgabe-Steuerung des Sekundärelektronendetek
tors 7 wird durch eine Detektor-Spannungsversorgung 15 be
werkstelligt und das vom Sekundärelektronendetektor 7 er
zeugte Ermittlungssignal wird über die Detektor-Spannungs
versorgung 15 an den Steuerungs-Verarbeitungsbereich 17
gegeben. Der Zustand des Systems und der Oberflächenzustand
der Probe 9 werden als Bilder auf Grundlage von Information
dargestellt, wie sie vom Steuerungs-Verarbeitungsbereich 17
an eine Anzeigevorrichtung 16 geliefert wird. Speziell er
folgt die Bilderstellung für den Oberflächenzustand der
Probe 9 auf Grundlage des Ausgangssignals vom Sekundärelek
tronendetektor.
Ein Beispiel für einen Ablauf zum Darstellen des Oberflä
chenzustandes der Probe 9 auf der Anzeigevorrichtung 16 im
System mit fokussiertem Ionenstrahl mit dem vorstehend be
schriebenen Aufbau wird nachfolgend beschrieben.
Die Probe 9 wird auf dem Arbeitstisch des Bewegungsmechanis
mus 10 plaziert und von diesem gehalten. Zunächst wird von
der Ionenquelle 2 ein Ionenstrahl erzeugt und auf die Probe
9 gestrahlt. Anschließend wird der erzeugte Ionenstrahl 8
dadurch eingeengt, daß Spannungen eingestellt werden, die
der Ziehelektrode 9, der Kondensorlinse 4 und der Objektiv
linse 6 zugeführt werden. Der Ionenstrahl 8 wird auf der
Oberfläche der Probe 9 durch eine Sägezahnspannung bewegt,
die an die Ablenkelektrode 5 gelegt wird. Hierbei arbeitet
der Bewegungsmechanismus 10 nicht, wodurch sich die Probe
9 in einem Haltezustand befindet. Ein an die Ablenkelektrode
5 geliefertes Ablenksteuersignal wird als Rastersignal für
die Anzeigevorrichtung 16 verwendet. Das vom Sekundärelek
tronendetektor 7 erzeugte Ermittlungssignal wird als Lumi
nanzsignal für die Anzeigevorrichtung 16 verwendet. Der Zu
stand eines Teilbereichs auf der Oberfläche der Probe 9 wird
auf diese Weise auf der Anzeigevorrichtung 16 unter Verwen
dung des an die Ablenkelektroden 5 gelieferten Steuersignals
und auf Grundlage des Ermittlungssignals vom Sekundärelek
tronendetektor 7 dargestellt.
Beim Darstellungsablauf im System mit fokussiertem Elektro
nenstrahl, wird der Stromwert verringert, um den Ionenstrahl
im Vergleich zu dem Zustand einzuengen, bei dem die Proben
oberfläche durch den Strahl geätzt wird. Das Rastersignal
für den Ionenstrahl und das Ermittlungssignal vom Sekundär
elektronendetektor werden jeweils als Rastersignal bzw. als
Luminanzsignal für die Anzeigevorrichtung 16 verwendet, so
daß der Oberflächenzustand der Probe 9 angezeigt wird, wäh
rend eine Zerstörung der Probe 9 vermieden wird. Wenn die
Oberfläche des Halbleiterspeicherelements unter Verwendung
des Systems mit fokussiertem Ionenstrahl auf Grundlage des
vorstehend genannten Anzeigeablaufs beobachtet wird, kann
eine Struktur mit regulärer Bitanordnung, bei der ein Mu
ster mit regulärem Intervall wiederholt wird, als Änderung
im Kontrast des Ermittlungssignals abhängig von der Bitän
derung beobachtet werden.
Die Beziehung zwischen der Oberfläche der Probe 9 und dem
Ermittlungssignal vom Sekundärelektronendetektor 7 im vorge
nannten Fall wird unter Bezugnahme auf die Diagramme (A) bis
(C) von Fig. 2 nachfolgend im einzelnen erläutert. Die fol
gende Beschreibung betrifft den Fall, daß die Probe 9 ein
Halbleiterspeicherelement ist.
Das Diagramm (A) von Fig. 2 zeigt ein Bild der Oberfläche
der Probe 9. In diesem Bild entsprechen Bereiche mit dicht
liegenden durchgezogenen Linien dunklen Bereichen, Bereiche
mit weniger dichtliegenden durchgezogenen Linien entsprechen
hellen Bereichen, und die anderen Bereiche zeigen einheitli
che Bereiche an. Da die Probe ein Halbleiterspeicherelement
ist, sind eine große Anzahl bitbildender Bereiche als Ober
flächenbild der Probe 9 dargestellt. Die durch die große
Anzahl bitbildender Bereiche gebildete Oberfläche der Probe
9 zeigt die Struktur einer Speicherzellenanordnung, bei der
ein Muster mit regelmäßigem Intervall wiederholt wird. Das
Diagramm (B) von Fig. 2 zeigt die Struktur eines Quer
schnitts entlang einer Linie A-A′ im Diagramm (A) von Fig.
2. Das Diagramm (C) von Fig. 2 zeigt den Zustand des Ermitt
lungssignals vom Sekundärelektronendetektor für den Fall,
daß der Ionenstrahl 8 entlang der Linie A-A′ im Diagramm
(A) von Fig. 2 bewegt wird.
Im Diagramm (B) von Fig. 2 sind drei bitbildende Bereiche 18
dargestellt, bei denen es sich um Speichereinheiten des
Halbleiterspeicherelements handelt. Wie im Diagramm (B) von
Fig. 2 gezeigt, besteht Ungleichförmigkeit in jedem bitbil
denden Bereich 18 an der Oberfläche des Speicherelements der
Probe 9, wodurch die im Diagramm (C) von Fig. 2 dargestell
te Änderung im Ermittlungssignal auftritt, die der Ungleich
förmigkeit entspricht. Wenn die Probe 9 ein Halbleiterspei
cherelement ist, weist diese Probe eine Anordnungsstruktur
auf, bei der ein durch einen bitbildenden Bereich 18 gebil
detes Muster mit regelmäßigem Intervall auf der Oberfläche
wiederholt wird, da das Halbleiterspeicherelement eine sehr
große Anzahl Bitbereiche aufweist. Demgemäß weist das Er
mittlungssignal vom Sekundärelektronendetektor 7 eine zykli
sche Signalcharakteristik aufgrund der vorstehend genannten
bitbildenden Bereiche 18 auf. Wenn das Ermittlungssignal vom
Sekundärelektronenvervielfacher 7 erhalten wird, kann daher
der im Diagramm (C) von Fig. 2 dargestellte Abstand D auf
Grundlage der zyklischen Charakteristik des Ermittlungssig
nals und der Daten betreffend das aktuelle Bewegungsausmaß
berechnet werden. Die Daten für das aktuelle Bewegungsausmaß
können durch eine Konfiguration erhalten werden, die aus dem
Bewegungsmechanismus 10, der Bewegungsmechanismus-Spannungs
versorgung 14 und dem Steuerungs-Verarbeitungsbereich 17
besteht. Das heißt, daß dann, wenn das Ausmaß der von Bewe
gungsmechanismus 10 bewerkstelligten Bewegung durch L reprä
sentiert wird, L auf Grundlage des Steuersignals vom Bewe
gungsmechanismus 10 mit einem bekannten Verfahren berechnet
werden kann. Zum Ermitteln des Bewegungsausmaßes L können
eine Zähleinrichtung, wie eine digitale Koordinatenzählein
richtung, wie in "Tool Measurement" von Akira Yamamoto, 20.
Februar 1971, Seiten 52-54, ein Lasermaßstab, wie im SONY-
Katalog Nr. 285, Seiten 1-4 beschrieben, oder dergleichen
außerdem verwendet werden. Der so erhaltene Abstand D ist
der Abstand zwischen zwei Punkten, in denen eine plötzliche
Änderung im Ermittlungssignal im Diagramm (C) von Fig. 2
auftritt. Der Abstand D wird als Bezugseinheit definiert.
Die Bezugseinheit D ist die Einheitsbreite eines bitbilden
den Bereichs an der Oberfläche der Probe 9, die ein Halblei
terspeicherelement ist.
Das vorstehend genannte, vom Sekundärelektronendetektor 7
erzeugte Ermittlungssignal wird dazu verwendet, die Oberflä
che der Probe 9 auf der Anzeigevorrichtung 16 darzustellen.
Wie oben beschrieben, kann die Bitanordnung auf der Ober
fläche der Probe 9 auf der Anzeigevorrichtung 16 beobachtet
werden. Demgemäß kann der vorstehend genannte Abstand D auf
Grundlage des Vergrößerungsverhältnisses des Bildanordnungs
bildes erhalten werden.
Im Diagramm (A) von Fig. 2 ist ein Endbereich der Anordnung
bitbildender Bereiche dargestellt, so daß ein bitbildender
Bereich am Schnitt einer Linie A-A′ mit einer Linie B-B′
ein Endbit zeigt. Der Endbitbereich, der durch den Schnitt
punkt zwischen der Linie A-A′ und der Linie B-B′ be
stimmt ist, wird als Bezugspunkt verwendet. Der Bezugspunkt
dient als Bewegungsstartpunkt, wenn (was weiter unten be
schrieben wird) Bewegung mit Hilfe des Systems mit fokus
siertem Ionenstrahl erfolgt.
Beim praktischen Gebrauch wird die Berechnung der Bezugsein
heit D mit Hilfe einer Bezugseinheit-Berechnungseinrichtung
auf Grundlage von Software im Steuerungs-Verarbeitungsbe
reich 17 ausgeführt, der Datenverarbeitungsfunktion auf
weist. Die Bezugseinheit-Berechnungseinrichtung berechnet
die Bezugseinheit auf Grundlage des zyklischen Ermittlungs
signals, wie es vom Sekundärelektronendetektor 7 entspre
chend der zyklischen Musteränderung erzeugt wird, wenn ein
Muster in regelmäßigem Intervall auf der Oberfläche einer
Probe wiederholt wird. Genauer gesagt, weist die Bezugsein
heit-Berechnungseinrichtung eine Zähleinrichtung zum Zählen
der Änderungen des vom Sekundärelektronendetektor 7 während
der Bewegung der Probe 9 erzeugten Ermittlungssignals und
eine Arithmetikoperationseinrichtung auf, um die Bezugsein
heit dadurch zu berechnen, daß das ermittelte Bewegungsaus
maß der Probe durch die von der Probe der Zähleinrichtung
gezählte Anzahl geteilt wird. Der Sekundärelektronendetektor
7 kann im allgemeinen durch einen Detektor für geladene
Teilchen ersetzt werden.
Genauer gesagt ist die Zähleinrichtung in der Detektor-Span
nungsversorgung 15 vorhanden und bildet eine Schaltungs
struktur, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist. Gemäß Fig. 3
wird das vom Detektor 7 ermittelte Diagramm Vsig, wie es im
Diagramm (C) von Fig. 2 dargestellt ist, einem Eingangsan
schluß 50 zugeführt und durch eine Vergleichsschaltung 52
mit einem Operationsverstärker 51 in ein Pulssignal Vp umge
wandelt. Das Pulssignal Vp wird dann durch einen Transistor
53 und einen Inverter 54 in einen Pulszug Vc mit TTL-Pegel
umgewandelt. Der Pulszug weist Pulse auf, die Zeitpunkte in
den Signallückenbereichen im Diagramm (c) von Fig. 2 dar
stellen. Der Pulszug wird durch einen Zähler 55 gezählt.
Dessen Zählwert wird an Datenleitungen D0-D15 gegeben. Ei
ne Leitung DCLR wird verwendet, um ein Löschsignal zuzufüh
ren, um den Zähler 55 zu Beginn des Antriebablaufs durch den
Bewegungsmechanismus 10 zu löschen.
Beim vorstehend angegebenen Anzeigeablauf wird der durch
Teilen des Bewegungsausmaßes L durch die Bezugseinheit D er
haltene Quotient verwendet, wodurch das Bewegungsausmaß L
der Probe auf der Anzeigevorrichtung 16 unter Verwendung ei
nes ganzzahligen Vielfachen der Bezugseinheit D dargestellt
werden kann, das heißt, unter Verwendung der Bezugseinheit
als Einheit.
Wenn die Bezugseinheit D bereits bekannt ist, kann das unter
Verwendung der Bezugseinheit D als Einheit ausgedrückte Be
wegungsausmaß auch aus der Anzahl aufgefunden werden, mit
der eine plötzliche Änderung im Ermittlungssignal des Sekun
därelektronendetektors 7 auftritt. Demgemäß kann das Bewe
gungsausmaß genauer aufgefunden werden, wodurch eine genaue
re Anzeige dadurch erfolgen kann, daß das Bewegungsausmaß L,
wie es vom Bewegungsmechanismus 10 ausgegeben wird, mit dem
Bewegungsausmaß (D·Zählwert) auf Grundlage des Ermitt
lungssignals verglichen wird und untersucht wird, ob die
zwei Werte miteinander übereinstimmen. Falls sie nicht über
einstimmen, muß der Bewegungsablauf neu gestartet werden.
Auch in bezug auf die Linie B-B′ im Diagramm (A) von Fig.
2 kann das Bewegungsausmaß der Probe 9 unter Verwendung der
Bezugseinheit D bei Bewegung der Probe 9 auf dieselbe Weise
dargestellt werden, wie oben beschrieben.
Nachfolgend wird ein Beispiel für einen Ablauf beschrieben,
bei dem ein System mit fokussiertem Ionenstrahl dazu verwen
det wird, ein schadhaftes Bit eines Halbleiterspeicherele
ments zu analysieren. Dieses Beispiel für den Ablauf ist da
durch gekennzeichnet, daß die Bewegung der Probe 9 automa
tisch dadurch ausgeführt wird, daß der Bezugspunkt und die
Bezugseinheit so verwendet werden, daß der Bereich mit dem
fehlerhaften Bit als Zielposition mit der Bearbeitungsposi
tion übereinstimmt.
Die Probe 9 ist ein Halbleiterspeicherelement. Der Bereich
mit dem fehlerhaften Bit als bewegliche Zielposition im
Halbleiterspeicherelement wird elektrisch als Positionsda
tenwert durch eine andere Einrichtung erhalten. Der erhalte
ne Positionsdatenwert, der zur Zielposition in Beziehung
steht, wird in einem Speicher 57 des Steuerungs-Verarbei
tungsbereichs 17 über eine Eingabevorrichtung 56 gespei
chert. Die Zielposition wird so vorab festgelegt. Der Posi
tionsdatenwert wird allgemein als Adresse ausgedrückt, die
als Anzahl von Bits in X-Richtung und als Anzahl von Bits in
Y-Richtung gegeben ist, wenn die Adresse eines Bits in einer
Ecke Null ist.
Im vorgenannten Zustand wird die Probe 9 auf den Arbeits
tisch des Bewegungsmechanismus 10 im System mit fokussiertem
Ionenstrahl gegeben. Dieser Zustand ist in Fig. 1 darge
stellt. Wie oben unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 be
schrieben, wird die Bezugseinheit durch die Bezugseinheit-
Berechnungseinrichtung dadurch berechnet, daß der Ionen
strahl in einem Zustand bewegt wird, bei dem die Probe 9 auf
dem Bewegungsmechanismus 10 für das System mit fokussiertem
Ionenstrahl angeordnet ist. Ferner wird der Bezugspunkt be
stimmt. Der Bezugspunkt ist die Schnittlinie zwischen der
Linie A-A′ und der Linie B-B′; es ist ein bitbildener
Bereich am linken unteren Ende des Halbleiterspeicherele
ments im Diagramm (A) von Fig. 2. Die Bezugseinheit wird als
Abstand D ausgedrückt. Wie im Diagramm (A) von Fig. 2 darge
stellt, wird die Probe 9 teilweise auf der Anzeigevorrich
tung 16 mit Monitorfunktion dargestellt. Bei dem auf der An
zeigevorrichtung 16 dargestellten Bild wird die Probe an
fänglich mit geringer Vergrößerung dargestellt, um die Pro
benposition auf die Mitte der Anzeige unter Verwendung des
Bewegungsmechanismus 10 einzustellen und dann wird die Ver
größerung erhöht, damit der Bezugspunkt genau in die Mitte
der Anzeige eingestellt werden kann. Dadurch kann der Be
zugspunkt genau erfaßt und eingestellt werden.
Anschließend wird die Probe bewegt. Für den Bewegungsablauf
wird die Probe 9 durch den Bewegungsmechanismus 10 bewegt,
während die Anzeigevorrichtung 16 betrachtet wird, damit der
Bezugspunkt in die Mitte des Rasterbereichs des Ionenstrahls
8 verstellt wird. Danach wird die Probe 9 entlang der Linie
A-A′ im Diagramm (A) von Fig. 2 bewegt, während der Bewe
gungsmechanismus 10 gesteuert wird. Die Bewegung der Probe 9
wird auf Grundlage der Einstellung des Abstandes vom Bezugs
punkt der Probe 9 zur Zielposition als ganzem Vielfachen der
Bezugseinheit D ausgeführt. Das heißt, daß die Probe 9 auto
matisch durch einen einfachen Ablauf des Einstellens des Ab
standes vom Bezugspunkt zum Bewegungszielpunkt als ganzem
Vielfachen der Bezugseinheit D bewegt werden kann. In diesem
Fall wird die Vergrößerung im allgemeinen unter Berücksich
tigung der zwei sich unter rechtem Winkel kreuzenden Rich
tungen eingestellt, da die Probe 9 in einer zweidimensiona
len Ebene dargestellt wird. Wenn sich der Ionenstrahl 8 zur
Zielposition bewegt, kann die an die Ablenkelektroden 5 ge
legte Spannung soweit wie möglich geändert werden, um die
Einstrahlung des Ionenstrahls 8 auf die Probe zu unterdrück
en, um dadurch eine Beschädigung der Oberfläche der Probe 9
zu vermeiden, oder der Ionenstrahl 8 kann auf die Mitte des
Rasterbereichs fixiert werden. Im letzteren Fall wird bei
Bewegung der Probe 9 ein Signal mit dem im Diagramm (C) von
Fig. 2 dargestellten Signalverlauf erhalten, so daß die Pro
be auf Grundlage des Ermittlungssignals in die Zielposition
bewegt werden kann. Im ersteren Fall wird die Probe dadurch
in die Zielposition bewegt, daß der Abstand gemessen wird,
der als Produkt der Bezugseinheit und der Positionsdaten für
das fehlerhafte Bit als Bewegungsausmaß für die Probe erhal
ten wird, in dem eine Meßeinrichtung wie ein Lasermaßstab
oder dergleichen verwendet wird.
Wenn der Oberflächenzustand der Probe 9 dargestellt wird,
nachdem die an die Ablenkelektroden 5 angelegte Spannung
wieder auf die ursprüngliche Sägezahnspannung gelegt wurde,
fällt die Mittelposition des Anzeigebereichs auf der Anzei
gevorrichtung 16 mit der Zielposition überein, wie sie als
Ergebnis der Bewegung ausgehend vom Bezugspunkt unter Ver
wendung der Bezugseinheit D erhalten wurde.
Wie vorstehend beschrieben, kann die Position des fehlerhaf
ten Bits im Halbleiterspeicherelement elektrisch vorab unter
Verwendung der Bezugseinheit als Einheit erfaßt werden. Dem
gemäß kann der Bereich mit dem fehlerhaften Bit schnell in
die Mitte des Rasterbereichs als Bearbeitungsposition des
Ionenstrahls 8 dadurch bewegt werden, daß die Probe 9 durch
den Bewegungsmechanismus 10 auf Grundlage der Bezugseinheit
D bewegt wird. Nachdem die Bewegung abgeschlossen ist, fällt
die Position der Strahlung des Ionenstrahls 8 mit der Ziel
position der Probe 9 überein, das heißt, dem Bereich mit dem
fehlerhaften Bit der Probe 9. Demgemäß kann im Zustand, in
dem der Ionenstrahl 8 auf die Probe 9 gestellt ist, eine
erforderliche Bearbeitung am Bereich mit dem fehlerhaften
Bit des Halbleiterspeicherelements vorgenommen werden, das
heißt dem unter Verwendung des Ionenstrahls 8 zu bearbeiten
den Bereich.
Der vorstehende Ablauf für Anzeigen und Bewegung zum Bear
beiten der Probe 9 mit einer Struktur, bei der ein Muster
unter regelmäßigem Intervall auf dessen Oberfläche wieder
holt ist, wird unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm von
Fig. 4 für eine System mit fokussiertem Ionenstrahl be
schrieben.
Zunächst wird das Ionenstrahl-Optiksystem so einjustiert,
daß der Ablauf beginnt, der mit der Bewegung in Beziehung
steht (Schritt 25). Dann wird der Oberflächenzustand der
Probe 9 auf der Anzeigevorrichtung 16 durch Abrastern mit
dem Ionenstrahl 8 dargestellt, so daß der Zustand beobachtet
werden kann (Schritt 26).
Anschließend wird die Bezugseinheit (Bitbreite) D für die
Oberfläche der Probe 9 für die vertikale und horizontale
Richtung dadurch berechnet, daß das Bewegungsausmaß der Pro
be durch den Zählwert von Pulsen geteilt wird, die bei der
Bewegung der Probe erzeugt wurden, was auf die oben be
schriebene Weise erfolgt (Schritt 27). Darüberhinaus wird
der durch einen bitbildenden Bereich gebildete Bezugspunkt
aus dem auf der Anzeigevorrichtung 16 dargestellten Bild
festgelegt (Schritt 28).
Anschließend wird die Probe so bewegt, daß der so festgeleg
te Bezugspunkt mit der Mittelposition der Absrasterung zu
sammenfällt, was durch Steuern des Bewegungsablaufs des Be
wegungsmechanismus 10 durch den Steuerungs-Verarbeitungsbe
reich 17 erfolgt (Schritt 29).
Anschließend wird das Bewegungsausmaß für das Ziel als ganz
zahliges Vielfaches der Bezugseinheit D über die Eingabevor
richtung 56 in den Steuerungs-Verarbeitungsbereich 17 einge
geben und in dessen Speicher abgelegt (Schritt 30). Die
Zielposition ist die Position des Bereichs mit dem fehler
haften Bit. Die Positionsdaten für den Bereich mit dem feh
lerhaften Bit werden elektrisch durch ein anderes Verfahren
erhalten. Anschließend wird die Probe 9 abhängig vom einge
gebenen Bewegungsausmaß bewegt (Schritt 31) und das aktuelle
Bewegungsausmaß wird auf Grundlage der Bezugseinheit (Bit
breiteneinheit) gezählt (Schritt 32).
Dann wird beurteilt, ob der im Schritt 32 gezählte Wert das
Bewegungsausmaß erreicht, wie es im Schritt 30 eingegeben
wurde. Die Beurteilung erfolgt auf Grundlage des Bewegungs
ausmaßes ± KD für das Ziel (K: willkürlich eingestellter
Wert von 0 bis 0,25, D: Bezugseinheit). Selbst wenn der Wert
von K 0,25 ist, wodurch der zulässige Bereich maximiert
wird, ist die Differenz zwischen der Mitte der Abrasterung
und der Mitte des fehlerhaften Bits ein Viertel der Bezugs
einheit D, wodurch das fehlerhafte Zielbit nie irrtümlich
für ein anderes Bit gehalten wird. Wenn der Wert das Bewe
gungsausmaß nicht erreicht, geht der Ablauf der Routine zum
Schritt 31 zurück. Wenn der Wert das Bewegungsausmaß er
reicht, geht der Ablauf der Routine zum nächsten Schritt
über (Schritt 33).
Anschließend wird eine Arbeitsbedingung wie der zu bearbei
tende Bereich oder dergleichen eingestellt (Schritt 34) und
dann erfolgt eine Bearbeitung unter Berücksichtigung der so
eingestellten Arbeitsbedingung in der Bearbeitungsposition
(Schritt 35). Nachdem die Bearbeitung abgeschlossen ist,
wird der Ablauf beendet (Schritt 36).
Obwohl der vorstehende Ablauf für Bewegung und Bearbeitung
den Fall zeigt, daß die Beurteilung im Schritt 33 automa
tisch erfolgt, kann die Erfindung auch auf den Fall angewen
det werden, daß die Zielposition in geeigneter Weise durch
eine Bedienperson eingestellt wird, ohne daß zuvor das Bewe
gungsausmaß für das Ziel genau eingestellt wird, wodurch die
Probe 9 auf Grundlage der Beurteilung der Bedienperson be
treffend die Frage, ob die Position der Probe mit der Ziel
position übereinstimmt, bewegt werden kann. Im letzteren
Fall kann der Ablauf von Schritt 30 bis Schritt 33 in Fig. 4
durch einen anderen Ablauf ersetzt werden, wie er in Fig. 5
dargestellt ist.
Dieser Ablauf wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschrie
ben. Zunächst wird ein Ablauf zum Bewegen der Probe 9 unter
Verwendung der Bezugseinheit D als Einheit begonnen (Schritt
40). Während die Probe 9 bewegt ist, wird das Bewegungsaus
maß derselben unter Verwendung der Bezugseinheit D als Ein
heit gezählt (Schritt 41). Das auf Grundlage des so erhalte
nen Zählwerts erhaltene Bewegungsausmaß wird auf der Anzei
gevorrichtung 16 dargestellt (Schritt 42). Während das dar
gestellte Bewegungsausmaß von der Bedienperson überprüft
wird, beurteilt diese, ob dieses Ausmaß der Bewegung der
Probe das Ziel-Bewegungsausmaß (Zielposition) erreicht. Wenn
das Bewegungsausmaß das Ziel noch nicht erreicht hat, geht
der Ablauf der Routine zum Schritt 40 zurück. Wenn das Bewe
gungsausmaß das Ziel erreicht, geht der Ablauf der Routine
zum nächsten Schritt 34 über (Schritt 43). Die Beurteilung
im Schritt 43 wird durch die Bedienperson vorgenommen. Die
vorstehend genannte Bewegung wird automatisch ausgeführt,
mit Ausnahme von Schritt 43, wodurch die Probe die Zielposi
tion sehr leicht erreichen kann.
Die Wirkung des Bewegungsverfahrens beim vorstehend genann
ten Ausführungsbeispiel unter Verwendung des Systems mit fo
kussiertem Ionenstrahl wird nachfolgend im einzelnen be
schrieben:
Es sei angenommen, daß das als Probe 9 verwendete Halblei
terelement ein 4-Mbit-DRAM ist. Im Fall eines 4-Mbit-DRAM
sind bei praktischer Anwendung 2000·2000 Bits angeordnet.
Die von einem Bit beanspruchte Fläche beträgt etwa 2 µm·
2 µm. Wenn die Vergrößerung auf 2000 gesetzt wird, um ein
Bit genau identifizieren zu können und eine Fläche der Probe
auf der Anzeigevorrichtung 16 mit 20 cm·20 cm dargestellt
werden kann, können Bits in einer Fläche von 100 µm·100 µm
identifiziert werden, in der 50·50 Bits vorhanden sind.
Bei dieser Vergrößerung wird die Probe von einer Position
von einem Ende der Bitanordnung zu deren Mitte (als Zielpo
sition) bewegt. Wenn die Bewegung mit einem herkömmlichen
Bewegungsverfahren ausgeführt wird, bei dem die Anzahl von
Bits von Hand gezählt wird, muß der Ablauf 20·20 Mal wie
derholt werden, um einen Bereich von 1000·1000 Bits zu
überstreichen. Es sei nun angenommen, daß eine Zeitspanne
von 10 Sekunden erforderlich ist, um ein Bild zu zählen und
dann weiter zu bewegen. In diesem Fall ist zum Bewegen der
Probe eine Gesamtzeit von etwa 67 Minuten erforderlich.
Wenn das Ausführungsbeispiel auf den Fall der vorstehend ge
nannten Probe angewendet wird, kann selbst dann, wenn ange
nommen wird, daß die Bewegung der Probe 9 50 µm pro Sekunde
beträgt, diese Bewegung der Probe in etwa 7 Minuten abge
schlossen werden, was etwa der zehnte Teil der vorstehend
genannten Gesamtzeit ist. Demgemäß kann die Bewegungszeit
stark verkürzt werden.
Ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun unter
Bezugnahme auf Fig. 6 beschrieben. Das Ausführungsbeispiel
von Fig. 6 wird durch Hinzufügen einer Lichtquelle 19, eines
Lichtempfangsdetektors 21 und einer Spannungsversorgung 22
für den Lichtempfangsdetektor zur Konfiguration von Fig. 1
erhalten.
Von der Lichtquelle 19 wird ein entsprechend der Bitbreite
eingeengter Strahl 20 auf die Oberfläche der Probe 9 gerich
tet und der von dieser reflektierte Strahl wird vom Licht
empfangsdetektor 21 empfangen. Ein Analogsignal vom Licht
empfangsdetektor 21 wird durch die Spannungsversorgung 22
für den Lichtempfangsdetektor in ein digitales Signal umge
wandelt, das an den Steuerungs-Verarbeitungsbereich 17 über
tragen wird. Hierbei wird die Position der Einstrahlung des
Strahls von der Lichtquelle 19 in die Nähe der Position ge
setzt, auf die der Ionenstrahl 8 fixiert ist. Wenn die Probe
9 anschließend bewegt wird, tritt dieselbe Änderung, wie sie
im Diagramm (C) von Fig. 2 dargestellt ist, im Signal vom
Lichtempfangsdetektor 21 aufgrund der Änderung auf, die der
reflektierte Strahl durch die Ungleichförmigkeit der Ober
fläche der Probe erfährt. Daher wird das Signal vom Sekun
därelektronendetektor 7, wie er beim Ausführungsbeispiel von
Fig. 1, wie oben beschrieben, verwendet wird, durch das Sig
nal vom Lichtempfangsdetektor 21 ersetzt, was die Berechnung
der Bezugseinheit für die Probe und die Bestimmung des Be
zugspunktes betrifft. Derselbe Ablauf, wie vorstehend unter
Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben, kann für das Erfassen
des Bewegungsausmaßes der Probe verwendet werden. Darüber
hinaus ist es bei diesem Ausführungsbeispiel nicht erforder
lich, den Ionenstrahl während der Bewegung der Probe 9 auf
dieselbe zu strahlen. Demgemäß kann eine Beschädigung der
Oberfläche der Probe durch die Strahlung des Ionenstrahls
dadurch verhindert werden, daß die Spannung verändert wird,
die an die Ablenkelektroden 5 gelegt wird.
Ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfol
gend unter Bezugnahme auf Fig. 7 beschrieben.
Gemäß Fig. 7 wird ein drittes Ausführungsbeispiel dadurch
gebildet, daß zur Struktur von Fig. 1 ein Sondenantriebsbe
reich 23 und ein Steuerbereich 24 für ein Rastertunnelmikro
skop hinzugefügt wird.
Eine Sonde im Sondenantriebsbereich 23 wird in die Nähe des
Rasterbereichs des Ionenstrahls 8 gestellt. Was die Bewegung
der Probe 9 betrifft, kann Information über die Höhe der
Sonde, die sich abhängig von der Unebenheit der Probe 9 än
dert, vom Sondenantriebsbereich 23 und vom Steuerbereich 24
erhalten werden, wenn die Probe bewegt wird, nachdem die
Sonde zur Mitte des Ionenstrahl-Rasterbereichs durch ein ge
wöhnliches Sondenbewegungsverfahren bewegt wurde. Derselbe
Ablauf wie oben unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben,
kann für das Erfassen des Bewegungsausmaßes der Probe 9 aus
geführt werden, wobei diese Information statt des Signals
von dem beim oben beschriebenen Ausführungsbeispiel von Fig.
1 verwendeten Sekundärelektronenvervielfachers 7 verwendet
wird.
Darüberhinaus ist es bei diesem Ausführungsbeispiel nicht
erforderlich, den Ionenstrahl 8 während der Bewegung der
Probe 9 auf dieselbe zu strahlen. Demgemäß kann ein Beschä
digen der Oberfläche der Probe durch die Strahlung des Io
nenstrahls 8 auf die Probe in derselben Weise verhindert
werden wie beim zweiten Ausführungsbeispiel.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann dann, wenn eine Probe,
die eine Struktur mit regelmäßiger Anordnung, wie eine Bit
anordnung bei einem Halbleiterspeicherelement, aufweist, be
wegt wird, die Bewegung der Probe schnell und genau dadurch
ausgeführt werden, daß das Bewegungsausmaß der Probe auf
Grundlage der Bezugseinheit erfaßt wird. Demgemäß kann der
Betriebswirkungsgrad erhöht werden. Insbesondere kann bei
Anwendung des Systems auf die Analyse eines fehlerhaften
Bits in einem Halbleiterspeicherelement die Probe automa
tisch schnell auf den Bereich mit dem fehlerhaften Bit als
Zielbereich innerhalb einer großen Anzahl dort angeordneter
Bits bewegt werden.
Das Bewegungsausmaß der Probe kann dadurch erfaßt werden,
daß die Bezugseinheit als Einheit verwendet wird, was durch
Vergleich des Bewegungsausmaßes der Probe, wie vom Probenme
chanismus gegeben, mit dem auf Grundlage der Bezugseinheit
berechneten Bewegungsausmaß erfolgt, und daß das Bewegungs
ausmaß der Probe auf der Anzeigevorrichtung unter Verwendung
der Bezugseinheit dargestellt wird. Dadurch kann die Ge
nauigkeit betreffend das Bewegungsausmaß stark erhöht wer
den.
Das Erfordernis des Einstrahlens des Ionenstrahls auf die
Probe während der Bewegung derselben wird dadurch beseitigt,
daß ein Empfangslicht-Ermittlungssignal oder ein Tunnel
strom-Ermittlungssignal statt des Ermittlungssignals für ge
ladene Teilchen verwendet wird. Demgemäß kann ein Beschädi
gen der Oberfläche der Probe verhindert werden.
Claims (10)
1. Steuerung für die Position einer Probe in einem System
mit fokussiertem Ionenstrahl, mit:
- - einem Ionenstrahl-Optiksystem (2-6) zum Ablenken eines fokussierten Ionenstrahls (8), um diesen fokussierten Ionen strahl auf eine Probe (9) einzustrahlen;
- - einem Probenbewegungsmechanismus (10, 14) zum Bewegen der festgehaltenen Probe;
- - einer Bewegungsausmaß-Ermittlungseinrichtung (15, 32, 33) zum Ermitteln des Ausmaßes der Bewegung der durch den Pro benbewegungsmechanismus bewegten Probe;
- - einer Ermittlungseinrichtung (7) für geladene Teilchen, um geladene Teilchen zu ermitteln, die von der mit dem Ionen strahl bestrahlten Probe freigesetzt werden;
- - einer Steuerungs-Verarbeitungseinrichtung (17) zum Vorneh men einer Ablenkungssteuerung für den fokussierten Ionen strahl, einer Probenpositionssteuerung, einer Speicherung für das Ermittlungssignal für geladene Teilchen, und einer Verarbeitung für das Ermittlungssignal für geladene Teil chen; und
- - einer Anzeigeeinrichtung (16) zum Anzeigen des Oberflä chenzustandes der Probe;
- - wobei die Probenpositionssteuerung weiterhin folgendes
aufweist:
- -- eine Einrichtung (7, 19 bis 22, 23, 24, 15) zum Ermitteln eines zyklischen Signals mit der Bewegung der Probe entspre chend einem zyklischen Muster, das im wesentlichen in regel mäßigen Intervallen auf der Oberfläche der Probe ausgebildet ist;
- -- eine Bezugseinheit-Berechnungseinrichtung (17, 32) zum Berechnen einer Bezugseinheit (D), die die Zykluslänge des mit regelmäßigen Intervallen wiederholten Musters auf Grund lage des zyklischen Signals und des von der Bewegungsausmaß- Ermittlungseinrichtung ermittelten Bewegungsausmaßes aus drückt;
- -- eine Zielposition-Einstelleinrichtung (56, 30) zum Ein stellen einer Zielposition für die Probe relativ zu einem Bezugspunkt auf der Probe in Form von Zielpositionsdaten, die unter Verwendung der Bezugseinheit als Einheit ausge drückt werden; und
- -- eine Bewegungseinrichtung (32, 40, 56) zum Bewegen der Probe, während der Probenbewegungsmechanismus so gesteuert wird, daß die Zielposition im wesentlichen in der Mitte der Anzeigevorrichtung liegt.
2. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
- - die Anzeigevorrichtung (16) eine Einrichtung zum Anzeigen der Zielpositionsdaten und des Bewegungsausmaßes der Probe relativ zum Bezugspunkt unter Verwendung der Bezugseinheit aufweist; und
- - die Bewegungseinrichtung eine Einrichtung (56, 40) auf weist, die dazu dient, den Probenbewegungsmechanismus auf Grundlage des Bezugspunktes und der Probenpositionsdaten so anzutreiben, daß das durch die Anzeigeeinrichtung darge stellte Bewegungsausmaß im wesentlichen mit den Zielposi tionsdaten übereinstimmt.
3. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Bewegungseinrichtung eine Einrichtung (57), die dazu
dient, die Zielpositionsdaten zu speichern, und eine Ein
richtung (31-33) aufweist, die zum automatischen Bewegen
der Probe dient, während der Probenbewegungsmechanismus auf
Grundlage der Zielpositionsdaten und des Bezugspunktes so
gesteuert wird, daß die Zielposition mit der Position für
Bearbeitung durch den fokussierten Ionenstrahl zusammen
fällt.
4. Steuerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Positionsdaten solche Daten sind, die einen Bewegungsab
stand ausdrücken, der einem ganzzahligen Vielfachen der Be
zugseinheit entspricht.
5. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Probe (9) ein Halbleiterspeicherelement ist, das eine
Struktur aufweist, bei der ein Muster mit regelmäßigen In
tervallen in solcher Weise an der Oberfläche besteht, daß
ein Zyklus des wiederholten Musters einem Bit entspricht.
6. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Bezugseinheit-Berechnungseinrichtung eine Zähleinrich
tung (55) zum Zählen des Wertes von Änderungen in dem durch
die Ermittlungseinrichtung für geladene Teilchen während der
Bewegung der Probe erzeugten Signal, und eine Arithmetikope
rationseinrichtung (27) aufweist, zum Berechnen der Bezugs
einheit durch Teilen des von der Bewegungsausmaß-Ermitt
lungseinrichtung gemeldeten Bewegungsausmaßes durch den von
der Zähleinrichtung gezählten Zählwert.
7. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Anzeigeeinrichtung (16) eine Einrichtung zum Darstellen
des Bewegungsausmaßes der Probe unter Verwendung der Bezugs
einheit aufweist.
8. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Ermittlungseinrichtung für das zyklische Signal von ei
ner Schaltung (52) gebildet ist, die die Ermittlung auf
Grundlage des Signals von der Ermittlungseinrichtung für ge
ladene Teilchen ausführt.
9. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Ermittlungseinrichtung für das zyklische Signal eine
Einrichtung (19) zum Einstrahlen eines optischen Strahls
(20) auf die Oberfläche der Probe (9) und eine Einrichtung
zum Empfangen eines optischen Strahls aufweist, der von der
Oberfläche der Probe reflektiert wird.
10. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Ermittlungseinrichtung für das zyklische Signal von ei
nem Rastertunnelmikroskop (23, 24) gebildet wird.
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