DE60036376T2

DE60036376T2 - Verfahren und vorrichtung zur sekundärionenausbeuteerhöhung

Info

Publication number: DE60036376T2
Application number: DE60036376T
Authority: DE
Inventors: Robert L. Gerlach; Locke Christman; Mark Utlaut
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV; FEI Co
Current assignee: Koninklijke Philips NV; FEI Co
Priority date: 1999-07-09
Filing date: 2000-07-05
Publication date: 2008-01-17
Anticipated expiration: 2020-07-06
Also published as: JP2003504616A; EP1185857B1; WO2001004611A2; JP2012008145A; DE60036376D1; JP4863593B2; WO2001004611A3; US6414307B1; JP5449286B2; EP1185857A2

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Materialcharakterisierung und insbesondere die Erhöhung der Ausbeute von Sekundärionen zur massenspektrometrischen Analyse.
Hintergrund der Erfindung
Systeme mit fokussiertem Ionenstrahl (FIB) werden aufgrund ihrer Fähigkeit, mit einer äußerst feinen Auflösung abzubilden, zu ätzen, abzuscheiden und zu analysieren, verbreitet in der Halbleiterfertigung verwendet. Sekundärionenmassenspektrometrie (SIMS) ist ein Verfahren, das häufig in Verbindung mit FIB-Systemen verwendet wird, zur Bestimmung der Zusammensetzung einer Probe. Im SIMS-Verfahren wird der Ionenstrahl verwendet, um Teilchen, wie Atome, Moleküle und Cluster aus der Probe zu zerstäuben, das heißt, physikalisch durch Energieübertragung herauszuschlagen. Ein kleiner Prozentsatz dieser herausgeschlagenen Teilchen wird ionisiert, das heißt, sie gewinnen oder verlieren während des Zerstäubungsverfahrens ein oder mehrere Elektronen und werden dadurch elektrisch geladen. Solche herausgeschlagenen geladenen Teilchen sind als Sekundärionen bekannt, im Gegensatz zu den Primärionen im fokussierten Ionenstrahl. Indem die Sekundärionen durch ein Massenspektrometer geschickt werden, das eine Kombination von magnetischen und/oder elektrischen Feldern aufweist, ist es möglich, das Verhältnis von Ladung zu Masse der Sekundärionen zu bestimmen und dann ihre Zusammensetzung abzuleiten.
Idealerweise kann ein Analytiker das Vorhandensein einer sehr kleinen Stoffmenge nachweisen und genau feststellen, wo auf einer Probe sich der Stoff befand. Die Empfindlichkeit ei ner SIMS ist ein Maß ihrer Fähigkeit, kleine Mengen eines Stoffs nachweisen. Da die Merkmalsgröße in modernen integrierten Schaltungen häufig nicht größer als 0,12 Mikrometer ist, kann ein sehr kleiner Fremdkörper eine Schaltung ruinieren. Folglich ist es entscheidend, imstande zu sein, präzise eine kleine Fremdkörpermenge an einer präzisen Stelle zu charakterisieren, um die Gründe von Schaltungsdefekten festzustellen und die Schaltungsfertigungsverfahren zu charakterisieren.
Die Fähigkeit einer SIMS, das Vorhandensein eines Materials nachweisen, hängt vom der Art des Materials ab, das analysiert wird, der Konzentration dieses Materials im Bereich, der zerstäubt wird, der Gesamtmenge des Materials, das von der Probe zerstäubt wird, und der Wahrscheinlichkeit, daß das gesuchte Material als ein nachweisbares Ion und nicht als ein unnachweisbares neutrales Teilchen herausgeschlagen wird. Leider werden die meisten der Teilchen, die aus einer Probe zerstäubt werden, nicht ionisiert und können nicht im Massenspektrometer analysiert werden, das elektrische und/oder magnetische Felder verwendet, um geladene Teilchen zu trennen.
Die Wahrscheinlichkeit, daß ein Teilchen als Ion herausgeschlagen wird, hängt von der elementaren Zusammensetzung des Teilchens, der chemischen Umgebung um das Teilchen auf der Probe, und der Art der Ionen im Primärionenstrahl ab. Primärstrahlen aus Sauerstoff- oder Cäsiumionen werden mit zufriedenstellenden Sekundärionenausbeuten zur SIMS-Analyse verwendet. Solche Strahlen weisen jedoch typischerweise eine Fleckgröße von mehr als einen Mikrometer auf und können nicht die äußerst feine Auflösung von Flüssigmetallquellen-Ionenstrahlen bereitstellen. Gallium-Flüssigmetall-Ionenquellen-(LMIS)Primärionensäulen können zu Beispiel aus kommerziell erhältlichen FIB-Systemen eine laterale Auflösung von 5 nm bis 7 nm liefern. Aufgrund ihrer Fähigkeit, mit einer so großen Präzision abzubilden, zu zerstäuben und abzuscheiden, haben FIB-Systeme eine nahezu universelle Akzeptanz als notwendiges analytisches Werkzeug für das Halbleiterdesign, die Verfahrensentwicklung, die Fehleranalyse und in jüngster Zeit für die Defektcharakterisie rung gewonnen. Zur Unterstützung dieser Anwendungen hat die Hinzufügung einer SIMS zum FIB die Anwendung des Werkzeugs darauf erweitert, eine elementare Analyse mit einer räumlichen Auflösung im Submikrometerbereich einzuschließen.
Die kleinere Fleckgröße des Galliumstrahls macht weniger Ionen im Strahl, das heißt, einen reduzierten Strahlstrom notwendig, daher wird die Gesamtzahl der herausgeschlagenen Teilchen, die zum Nachweis zur Verfügung stehen, entsprechend reduziert. Überdies kann die Sekundärionenausbeute, das heißt, die Anzahl der Sekundärionen, die für jedes Primärion herausgeschlagen werden, aus einer Galliumquelle um einen Faktor von 100 kleiner als jene eines Sauerstoffprimärstrahls sein. Obwohl folglich der kleinere Galliumstrahl eine sehr viel größere Präzision bei der Bestimmung der Position liefert, von der ein Teilchen herausgeschlagen wird, wird die Gesamtzahl der herausgeschlagenen Ionen reduziert, und die Wahrscheinlichkeit, daß die Teilchen, die herausgeschlagen werden, ionisiert und nachgewiesen werden, beträchtlich reduziert. Folglich ist eine SIMS, die mit einer LMIS verwendet wird, nicht so effektiv, wie es Analytiker wünschen.
Die Ausbeute der Sekundärionen hängt außerdem von den chemischen Eigenschaften der Probe ab. Es ist bekannt, daß wenn eine Oberfläche oxidiert ist, der Prozentsatz positiver Ionen, die während des Zerstäubungsverfahrens erzeugt werden, verglichen mit der Anzahl für eine unoxidierte Oberfläche zunimmt. Bei den meisten Metallen und Halbleitern ist es wahrscheinlicher, daß sie ein Elektron verlieren, als daß sie eines gewinnen, und es ist daher wahrscheinlicher, daß sie zu positiven Ionen werden, als zu negativen. Folglich wird die SIMS-Empfindlichkeit für Metalle und Halbleiter von einer oxidierten Oberfläche erhöht. Es ist daher eine übliche Praxis geworden, Sauerstoff als Gas in die Vakuumanlage einzuleiten, um die Oberfläche zu oxidieren. Es ist außerdem bekannt, einen Sauerstoffionenprimärstrahl mit oder ohne Sauerstoffgaseinleitung zu verwenden, um die Sekundärionenausbeute zu erhöhen. Die Verwendung eines Sauerstoffionenstrahls ist jedoch in der Mehrzahl der modernen FIB-Systeme nicht möglich, die dazu bestimmt sind, eine LMIS zu verwenden, und wie oben beschrieben, mangelt es den Sauerstoffprimärionenstrahlen an der räumlichen Auflösung, um in vielen Anwendungen nützlich zu sein.
Zusammenfassung der Erfindung
Folglich ist es eine Aufgabe der Erfindung, die Empfindlichkeit von SIMS-Systemen zu erhöhen.
Es ist eine andere Aufgabe der Erfindung, die Empfindlichkeit von SIMS-Systemen zu erhöhen, die mit einem LMIS-FIB-System mit einer Submikrometer-Fleckgröße verwendet werden.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, die Elementaranalyse von Submikrometer-Merkmalen unter Verwendung einer SIMS zu erleichtern.
Es ist noch eine andere Aufgabe der Erfindung, den Nachweis von Metall- und Halbleitermaterialien unter Verwendung einer SIMS zu erhöhen.
Es ist noch eine andere Aufgabe der Erfindung, die Sekundärionenausbeute unter Verwendung eines sicheren, ungiftigen Mittels zu erhöhen.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Mittel auf die Targetoberfläche einzuleiten, während die Reduzierung der Sekundärionen-Auffangausbeute minimiert wird, die durch die Mitteleinleitungsvorrichtung verursacht wird.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der Erfindung, die Störung des Sekundärionen-Extraktionsfeldes zu minimieren, die durch die Mitteleinleitungsvorrichtung verursacht wird.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Empfindlichkeit einer SIMS in vorhandenen LMIS-FIB-Systemen zu verbessern, ohne kostspielige Systemmodifikationen zu benötigen.
Erfindungsgemäß wird Wasser auf die Oberfläche der Probe in einem Bereich eingeleitet, der zur SIMS zerstäubt wird. Es ist festgestellt worden, daß die Einleitung von Wasser zu einer erheblichen Erhöhung der Sekundärionenausbeute für die meisten Materialien, einschließlich Silizium, Aluminium, Titan, Molybdän und Wolfram führt.
Das Wasser wird vorzugsweise unter Verwendung einer Gasdüse nahe des Zielpunkts des Primärstrahls eingeleitet, so daß es eine hohe Wahrscheinlichkeit gibt, daß die Wassermoleküle an der Oberfläche hängenbleiben, von der Teilchen zerstäubt werden. Um zu verhindern, daß die enge Nähe der Düse zur Oberfläche das Sekundärionen-Extraktionsfeld nachteilig beeinflußt und die Auffangausbeute verschlechtert, kann die Düse elektrisch vorgespannt werden.
Die vorliegende Erfindung stellt eine verbesserte SIMS-Empfindlichkeit auf vorhandenen LMIS-FIB-Systemen bereit, die in der Halbleiter- und anderen Industrien im allgemeinen Gebrauch sind. Eine Erhöhung der Sekundärionenausbeuten verbessert die Nachweisempfindlichkeit erheblich und erleichtert dadurch eine Elementaranalyse von kleineren (unter 100 nm) Merkmalen.
Zusätzliche Aufgaben, Vorteile und neuartige Merkmale der Erfindung werden aus der detaillierten Beschreibung und den Zeichnungen der Erfindung deutlich werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems mit fokussiertem Ionenstrahl, das verwendet wird, um Ionen zur Analyse zu zerstäuben;
2 ist eine vergrößerte Teilansicht, die die relativen Positionen nahe der Probe von Komponenten des Systems mit fokussiertem Ionenstrahl der 1 zeigt;
3 ist eine Teilquerschnittsansicht einer Gaseinschlußvorrichtung, die zum Einspritzen von Wasserdampf zu einem Substrat im FIB-System der 1 eingesetzt wird;
4 ist eine vergrößerte Teilseitenansicht im Aufriß des Gaseinspritzsystems der 1;
5 ist eine weitere vergrößerte schematische Seitenansicht der Gaseinspritzdüse der 4;
6 ist eine schematische Darstellung eines Quadrupol-Massenspektrometers, das mit dem fokussierten Ionenstrahl der 1 verwendet wird;
7 zeigt eine graphische Darstellung der Zahl der Sekundärionen, die aus einer Aluminiumprobe mit und ohne Verwendung der vorliegenden Erfindung nachgewiesen werden;
8 zeigt eine graphische Darstellung der Zahl der Sekundärionen, die aus einer Siliziumprobe mit und ohne Verwendung der vorliegenden Erfindung nachgewiesen werden; und
9 zeigt eine graphische Darstellung der Zahl der Sekundärionen, die aus einer Titanprobe mit und ohne Verwendung der vorliegenden Erfindung nachgewiesen werden.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen:
Das System gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist ein System für einen geladenen Teilchenstrahl, das ein Gaseinspritzsystem zum Einspritzen von Wasserdampf zum Bereich der Probenoberfläche aufweist, die durch den Strahl getroffen wird, und ein Sekundärionen-Massenspektrometer zum Analysieren der Teilchen auf, die aus einer Probe herausgeschlagen werden.
Bezugnehmend auf 1, die schematisch ein System mit fokussiertem Ionenstrahl zur Ausführung der vorliegenden Erfindung darstellt, weist eine evakuierte Umhüllung 10 einen oberen Halsabschnitt 12 auf, in dem eine Flüssigmetall-Ionenquelle 14 und eine Fokussiersäule 16 angeordnet sind, die eine Extratorelektrodeneinrichtung und ein elektrostatisches optisches System aufweist. Ein Ionenstrahl 18 geht aus der Quelle 14 durch die Säule 16 und zwischen elektrostatischen Ablenkeinrichtungen, die schematisch bei 20 angezeigt werden, zu einer Probe 22, die typischerweise eine Halbleitervorrichtung aufweist, die auf einem beweglichen X-Y-Objekttisch 24 in einer unteren Kammer 26 angeordnet ist. Komponenten zum Erzeugen, Fokussieren und Richten des Ionenstrahls werden zusammen als Ionenstrahlgenerator 29 bezeichnet. Es wird eine Ionenpumpe 28 zur Evakuierung des Halsabschnitts 12 eingesetzt. Die Kammer 26 wird unter Kontrolle einer Vakuumsteuereinrichtung 32 mit einem Turbomolekular- und mechanischen Pumpsystem 30 evakuiert.
Eine Hochspannungsstromversorgung 34 ist mit der Flüssigmetall-Ionenquelle 14 sowie mit geeigneten Elektroden in der Fokussiersäule 16 verbunden, um einen Ionenstrahl 18 mit annähernd 30 keV zu bilden und ihn nach unten zu richten. Eine Ablenksteuereinrichtung und -Verstärker 36, der gemäß eines vorgeschriebenen Musters, wie einem Rastermuster betrieben wird, das durch einen Mustergenerator 38 erzeugt wird, ist mit Ablenkplatten 20 gekoppelt, wodurch der Strahl 18 so gesteuert werden kann, daß er ein entsprechendes Muster auf der Oberseite der Probe 22 markiert.
Die Quelle 14 liefert typischerweise einem Metallionenstrahl aus Gallium, obwohl andere Metallionen, wie Indium oder Aluminium verwendet werden können. Die Erfindung kann auch mit Strahlen aus Nichtmetallionen verwendet werden, wie Sauerstoff und Cäsium. Die Flüssigmetall-Ionenquelle ist imstande, zu einem unter 0,1 Mikrometer breiten Strahl auf der Probe 22 fokussiert zu werden, um die Oberfläche 22 entweder durch Wegätzen oder Abscheiden von Material zu modifizieren, um die Oberfläche 22 abzubilden, oder Materialien zu analysieren, die in der Probe 22 vorhanden sind, wobei ein Sekundärionen-Massenspektrometer 39 verwendet wird, das im folgenden im Detail beschrieben wird. Ein Gaseinspritzsystem, eine Gasquelle 46, sorgt für das Einspritzen von Gasen zur Wechselwirkung mit der Probe 22 und dem Ionenstrahl 18. 2 ist eine vergrößerte Ansicht von Abschnitten des Ionenstrahlgenerators 29, der Gasquelle 46, und des SIMS 39, die ihre relativen Positionen nahe der Probe 22 zeigt.
Ein Elektronenvervielfacher 40, der zum Nachweisen einer Sekundäremission zur Abbildung verwendet wird, ist mit einer Videoschaltung und -Verstärker 42 verbunden, wobei die letztgenannte, die die Ansteuerung für einen Videomonitor 44 liefert, außerdem Ablenksignale von der Steuereinrichtung 36 empfängt. Die evakuierte Umhüllung 10 kann optional ein Rasterelektronenmikroskop (SEM) 43 enthalten, das verwendet werden kann, um die Ergebnisse von Arbeitsabläufen zu betrachten, die durch den fokussierten Ionenstrahl durchgeführt werden, oder das eine Elektronenstrahlbearbeitung durchführen kann. Das SEM 43 weist einen Elektronenstrahlgenerator 41 und die zugehörige Stromversorgung und Steuerungen 45 auf. Ein bevorzugtes System mit fokussiertem Ionenstrahl, das ein SEM enthält, ist das DualBeamÔ XL860 Modell der FEI Company, dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung.
Eine bevorzugte Gasquelle 46 ist von der Seite der Kammer 26 durch eine Translationsvorrichtung 48 nach innen angeordnet, die zur Anordnung der Quelle über eine Halteeinrichtung in einem Balgen 52 eingerichtet ist. US-Pat. Nr. 5.435.850 von Rasmussen für ein „Gas Injection System", das an den Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung übertragen wurde, offenbart eine Vorrichtung zum Einleiten und Richten von gasförmigen Dampf auf die Probe 22. Bezugnehmend auf 3, weist eine Gasquelle 46 einen Vorratsbehälter 50 auf, in dem eine Wasserdampfquelle 94 aufgenommen ist. Die Wasserdampfquelle 94 weist typischerweise Körnchen eines hygroskopischen Salzes, wie Magnesiumsulfat auf, die Wasserdampf freisetzen werden, ohne andere verunreinigende Substanzen in die evakuierte Umhüllung 10 einzuleiten. Das untere Ende des Vorratsbehälters 50 ist mit einer Düse in der Form einer Nadel 56 versehen, die ein Kapillarröhrchen aufweist, das eine kleine Öffnung zum Richten eines Gases auf das Substrat 22 aufweist. Die Nadel 56 weist einen Innendurchmesser von annähernd 0,5 mm auf und ist typischerweise etwa 100 mm von der Probe 22 angeordnet. Die Nadel 56 ist am gewindeten unteren Ende des Vorratsbehälters 50 durch ein Verriegelungsanschlußstück 100 angebracht. Um die Nadel 56 elektrisch zu isolieren, besteht das Verriegelungsanschlußstück 100 aus einem elektrisch isolierenden Material, wie Delrin^®, und die Nadel 56 steht nicht mit Metallteilen der Gasquelle 46 in Kontakt.
Ein oberer Flansch 76 des Vorratsbehälters 50 ist am Umfang einer Dichtungskammer 78 gesichert, wobei die letztgenannte letztlich von einer Halteröhre 80 herabhängt. Die Halteröhre 80 ist mit Schrauben am unteren Ende des Galgens 52 sowie an einem (nicht gezeigten) Positionierungsmechanismus im Balgen befestigt. Der Vorratsbehälter 50 weist einen soliden Metallblock auf, der in eine Richtung längs der Nadel 56 länglich ist und mit einem zentralen zylindrischen Durchgang 84 versehen ist, durch den Gas zur Injektionsnadel geht. An seinem unteren Ende verengt sich der Längsdurchgang 84 bei 86, wobei er einen Absatz zur Aufnahme einer O-Ringventildichtung 88 bildet, die mit dem verjüngten Ende eines Ventilstößels 90 zusammenwirkt, um den Gasstrom vom Durchgang 84 zur Nadel 56 zu regeln. Der Stößel 90 befindet sich am unteren Ende eines Betätigungselements 98, wobei das letztgenannte einen Stab aufweist, der koaxial im Durchgang 84 angeordnet ist und sich zurück durch den Durchgang erstreckt. Der Außendurchmesser des Betätigungselements 98 ist kleiner als der Innendurchmesser des Durchgangs 84, um einen Kanal zur Gaszufuhr zu bilden.
Um den zentralen Durchgang 84 im Vorratsbehälter 50 sind mehrere längliche zylindrische Kammern 92 parallel zum zylindrischen Durchgang 84 und in einer ihn im wesentlichen umgebenden Beziehung angeordnet, wobei jede Kammer 92 eine Längsbohrung im Vorratsbehälterblock 50 aufweist, die geeignet ist, ein Wasserdampfquellenmaterial 94 aufzunehmen. Das obere Ende 96 des Vorratsbehälters ist zur Dichtungskammer 78 offen, wobei Wasserdampf, der in der Vorratsbehälterkammer erzeugt wird, zum zentralen Durchgang 84 übertragen wird.
Eine Mittenstabverlängerung 138 steht bei 140 durch das Ende des Betätigungselements 98 in Schraubeingriff, wodurch die Mitte einer Membran 122 abdichtend zwischen dem Flansch 134 und einem Kopf 142 der Mittenstabverlängerung 138 angeordnet ist. Ein Metallbalgen 174 trennt den Bereich 126 über der Membran 122 vom atmosphärischen Druck in der Halteröhre 80. Der Balgen 174 erstreckt sich zwischen Ringen 170 und 176, wobei der erstgenannte zwischen einem Distanzringelement 120 und einem Kühlkörper 110 verriegelt ist, während der letztgenannte am oberen Ende der Mittenstabverlängerung 138 unmittelbar am Ende eines Hohlraums 184 des Kühlkörpers 110 gesichert ist, in dem er gleitet, wenn der Stab 150 gegen die Vorspannung einer Feder 154 bewegt wird, um das Ventil zu öffnen, das den Stößel 90 und der O-Ring 88 aufweist.
Die Membran 122 definiert die obere Wand der Dichtungskammer 78 und eine untere Wand des Bereichs 126, der zur Kammer 26 belüftet ist. Das Betätigungselement 98 weist einen radialen Flansch 134 in der Kammer 78 auf, der mit der Membran 122 zentral in Eingriff tritt, die peripher gehalten wird, während ein Abschnitt 136 des Betätigungselements durch eine zentrale Öffnung in der Membran 122 und in eine Aussparung im Kopfende der Mittenstabverlängerung 138 geht. Das Betätigungselement 98 weist einen Gewindeabschnitt 140 auf, der eingerichtet ist, mit einem gepaarten Gewinde in der Mittenstabverlängerung 138 in Eingriff zu treten.
Die Mittenstabverlängerung 138 ist mit einem oberen Innengewindeabschnitt 144 versehen, der mit Gewindegängen 14 am unteren Ende des Betätigungsstabs 150 gepaart ist. Der Stab 150 ist eingerichtet, eine Linearbewegung unter der Kontrolle von Einrichtungen im Positionierungsmechanismus im Balgen 52 in 1 oder darüber hinaus aufzunehmen. Ein oberer Hohlraum 152 im Kühlkörper 110 beherbergt eine Feder 154, die zwischen dem Kühlkörper und dem oberen Ende der Mittenstabverlängerung 138 wirkt, so daß die Mittenstabverlängerung und die angebrachten Teile einschließlich des Betätigungselements 98 normalerweise in eine Richtung zum Schließen des Stößels 90 gegen den O-Ring 88 vorgespannt sind, um den Gasstrom zu sperren. Wenn jedoch der Stab 150 (durch nicht gezeigte Einrichtungen) nach oben gezogen wird, wird as Ventil geöffnet, da die Mittenstabverlängerung 138 und der Ring 176 in der unteren Aussparung 184 im Kühlkörper 110 gleiten. Die Membran 122 biegt sich durch die Bewegung des Betätigungselements.
Ein oberer Endabschnitt 158 des Kühlkörpers 110 weist einen reduzierten zylindrischen Durchmesser auf und nimmt dort herum eine Bandheizvorrichtung 159 auf, die durch nicht gezeigte Einrichtungen mit elektrischem Strom versorgt wird, wobei die Heizvorrichtung durch ein Schrumpfband 160 abgedeckt und an Ort und Stelle gehalten wird. Ein Thermistor 162 ist in den Abschnitt 158 des Kühlkörpers eingebettet, und wenn der Bandheizvorrichtung 159 elektrischer Strom zugeführt wird, liefert der Thermistor 162 eine Rückkopplung an eine Steuerschaltung zur Regelung der Temperatur des Kühlkörpers auf einen erwünschten erhöhten Pegel zur Heizen des Vorratsbehälters 50 und des Materials darin. Die Heizvorrichtung und die Steuerung dafür sind geeignet außerhalb des Vakuumbereichs der Kammer 26 angeordnet, wobei elektrische Durchführungen beseitigt werden, jedoch die erzeugte Wärme über die Vakuumwand zum Vorratsbehälter geleitet wird.
Das Gaseinspritzsystem 46 bildet ein Gehäuse, das eine Hülle bereitstellt, um darin Gas zu erzeugen und einzuschließen, wobei die Hülle die Kammern 92 und den zentralen Durchgang 84 des Vorratsbehälters 50 sowie die Dichtungskammer 78 aufweist, die durch das untere Ende eines Dichtungselements 102 umgeben ist. Die gasdichte Hülle weist zusätzlich die flexible Gummimembran 122 auf, die zwischen dem Dichtungselement 102 und dem Distanzringelement 120 an ihrem Umfang eingeklemmt ist, während sie außerdem zentral in abdichtender Beziehung am Betätigungselement 98 zwischen dem Betätigungselementflansch 134 und dem Kopf 142 der Mittenstabverlängerung 138, die vorher erwähnt wurden, eingeklemmt ist.
Wenn sich der Vorratsbehälter 50 auf einer erwünschten Temperatur zur Sublimation von Wasser aus der hygroskopischen Verbindung im Vorratsbehälter 50 befindet, kann das Ventil 58 geöffnet werden, indem der Betätigungselementstab 150 (3) von außerhalb der Vorrichtung zurückgezogen wird, um den Ventilstößel 40 zu öffnen und seine Stellung zu regeln, während die Düse 56 auf den erwünschten Bereich der Probe gerichtet wird, wie vergrößert in 4 und weiter vergrößert in 5 gezeigt. Eine Öffnung 163, die zwischen dem Durchgang 84 und der Nadel 56 angeordnet ist, schränkt den Wasserdampfstrom ein. Die Anmelder haben festgestellt, daß ein geeigneter Wasserdampfstrom erhalten wird, wenn Wasserdampf aus den Magnesiumsulfatkörnchen bei Raumtemperatur sublimiert wird und die Öff nung 163 einen Durchmesser von annähernd 25 mm aufweist. Der Wasserdampf wird dann bewirken, daß der Hintergrunddruck in der Kammer annähernd 5 × 10^–5 mBar erreicht.
4 zeigt außerdem einen Leiter 164, der an der Nadel 56 angeschlossen ist, um eine Vorspannung bereitzustellen, wie im folgenden beschrieben wird. Der Leiter 164 erstreckt sich durch die Wand der unteren Kammer 26 durch eine Dichtung 165 zu einer einstellbaren Spannungsquelle 166. Der Balgen 52 paßt sich der Bewegung der Nadelanordnung und des Vorratsbehälters relativ zur Probe an, ohne das Vakuum in der Kammer 26 zu beeinflussen. Um einen gegebenen Gasstrom herzustellen, wird der Vorratsbehälter auf eine vorgegebene Temperatur geheizt. Der Betriebstemperaturbereich wird sich abhängig vom hygroskopischen Material und seinem Feuchtigkeitsgehalt verändern, und es könnte keine Erwärmung über Raumtemperatur erforderlich sein.
Ein anderer Typ eines Wasserdampfzufuhrsystems wird in T.J. Stark u.a., „H₂O Enhanced Focused Ion Beam Micromachining" J. Vacuum Science and Technology B, 13(6), S. 2565–69 (Nov./Dez. 1995) beschrieben. In diesem System strömt Wasserdampf aus einem Vorratsbehälter außerhalb der Kammer 26 und wird durch ein Nadelventil gesteuert. Der Gasdruck am Eingang der Nadel 56 kann unter Verwendung eines Konvektionsmeßinstruments von Granville-Philips überwacht werden. Das Nadelventil wird so eingestellt, daß ein geeigneter Hintergrunddruck in der Kammer von annähernd 5 × 10^–5 mBar in einer Ausführung aufrechterhalten wird.
Ein anderer Typ eines Gaszufuhrsystems wird im US-Pat. Nr. 5,149,974 von Kirch u.a. für „Gas Delivery For Ion Beam Deposition and Etching" beschrieben. Dieses Gaszufuhrsystem leitet ein Gas in einen Zylinder ein, der über der Probe und koaxial mit dem Ionenstrahl angeordnet ist. Der Zylinder weist Öffnungen zum Eintritt und Austritt des Ionenstrahls auf, und das Gas wandert durch die untere Öffnung zur Probenoberfläche. Der Zylinder kann außerdem eine Ablenkeinrichtung zum Anlegen eines elektrischen oder magnetischen Felds aufweisen, um Sekundärteilchen aus dem Zylinder zum Nachweis abzulenken.
Es wird eine Tür 60 zum Einsetzen der Probe 22 auf den Objekttisch 24, der erwärmt werden kann, und außerdem zum Warten des Vorratsbehälters 50 geöffnet. Die Tür wird verriegelt, so daß sie nicht geöffnet werden kann, wenn die Temperatur im Vorratsbehälter 50 wesentlich über der Raumtemperatur liegt. Ein Absperrschieber, der schematisch bei 62 dargestellt wird, wird geschlossen, bevor die Tür 60 geöffnet werden kann, um die Ionenquelle und die Fokussiersäulenvorrichtung abzudichten. Das Vakuumsteuersystem wird zusammen mit der Heizvorrichtung der Quelle 46 für gasförmigen Dampf so betrieben, daß ein geeigneter Dampfdruckzustand zur Herstellung eines gasförmigen Dampfstroms in der Kammer bereitgestellt wird, der auf das Substrat 22 zum Zerstäuben der Probe 22 gerichtet wird.
Die Hochspannungsstromversorgung stellt eine geeignete Beschleunigungsspannung an den Elektroden in der Ionenstrahlsäule 16 zur Erregung und Fokussierung des Ionenstrahls 18 bereit. Wenn er die Probe trifft, auf der kondensierter Wasserdampf haftet, liefert der Ionenstrahl Energie zur Einleitung einer Reaktion zwischen dem Wasserdampf und der Probe 22 und zur Zerstäubungsätzung der Probe 22.
Die Ablenksteuereinrichtung und -Verstärker 36 bewirkt, daß der Ionenstrahl in einem erwünschten Muster abgelenkt wird, wobei jedoch die Ablenkung des Ionenstrahls mit einer Geschwindigkeit stattfindet, die zur Ätzung der Probe 22 ausreichend langsam ist. Überlegungen hinsichtlich der Ablenkgeschwindigkeit, Zykluszeit usw. werden durch Fachleute gut verstanden.
Wie vorher erwähnt, stellt das Vakuumsystem ein Vakuum zwischen annähernd 1 × 10^–6 Torr und 5 × 10^–4 Torr in der Kammer 26 bereit. Bei der Emission von gasförmigem Dampf beträgt der Kammerhintergrunddruck geeignet etwa 10^–5 Torr. In einer exemplarischen Ausführungsform wird die Gasquelle 46 auf eine Temperatur zur Lieferung eines Gasstroms von ungefähr 1 × 10¹⁶ bis 1 × 10¹⁷ Moleküle pro Sekunde pro Quadratzentimeter über das Kapillarröhrchen der Nadel 56 erwärmt, während die Metallionenquelle und die Fokussiersäule geeignet zur Erzeugung eines Stroms von 1 × 10¹³ bis 1 × 10¹⁵ geladenen Teilchen pro Sekunde pro Quadratzen timeter im Rasterbereich gesteuert werden. Es wird ein Druck von annähernd 0,1 Torr nahe der Probenoberfläche erhalten, während der Druck der Kammer unter 8 × 10^–5 Torr bleibt. Der exakte Wasserdruck an der Probe ist nicht entscheidend, und die Drücke und Stromparameter können leicht für jede besondere Ausführung berechnet werden, indem der Wasserdampfstrom erhöht wird, bis sich die Sekundärionenzahl auf den erwünschten Pegel erhöht. Die Wasserdampfmenge im System sollte ausreichend sein, um die Sekundärionenausbeute zu erhöhen, ohne das Hintergrundvakuum auf inakzeptable Pegel zu verschlechtern. Fachkräfte können leicht geeignete Drücke und Gasströme für jede besondere Anwendung bestimmen.
Im Betrieb wird das erfindungsgemäße System vorteilhaft eingesetzt, eine Sekundärionenmassenspektrometrie oder SIMS auszuführen, wodurch die durch den fokussierten Primärionenstrahl 18 beschossene Probe auf ihren Elementargehalt analysiert wird. SIMS ist als Zubehör bei den meisten Systemen mit fokussiertem Ionenstrahl erhältlich, einschließlich jenen, die von FEI Company, dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Anmeldung erhältlich sind. SIMS ist auch getrennt von zum Beispiel ABB Extrel, Pittsburgh, Pennsylvania erhältlich. Die Probe 22 wird auf dem Objekttisch 24 angeordnet, während die feuchtigkeitstragenden Magnesiumsulfatkörnchen im Tiegel 50 gelegt werden, wonach die Kammer 26 geschlossen und evakuiert wird und der Schieber 62 geöffnet wird, so daß ein Ionenstrahl 18 erzeugt und auf die Probe gerichtet werden kann. Die Probe kann durch Bewegung des Objekttischs 24 in einer wohlverstandenen Weise positioniert werden. Die Nadel 56 wird positioniert, so daß Wasserdampf zum interessierenden Bereich gerichtet werden kann. Abhängig vom verwendeten Wasserdampfquellenmaterial kann sich bei Raumtemperatur ausreichend Wasserdampf auf dem Material entwickeln, oder der Tiegel 50 kann durch das Element 54 erwärmt werden, um Wasserdampf zu erzeugen. Wenn Wasserdampf erzeugt wird, wird das Ventil 58 geöffnet, um den Austritt des Wasserdampfes zu ermöglichen. Der Mustergenerator 38 kann so programmiert werden, daß er den Ionenstrahl 18 in einem Raster muster ablenkt, das einem spezifischen Bereich der Probe 22 in einer wohlverstandenen Weise auf dem Monitor 44 entspricht.
Um genügend Wassermoleküle bereitzustellen, die an der Oberfläche der Probe 22 haften, während ein ausreichendes Vakuum im Abschnitt 26 aufrechterhalten, wird, damit der fokussierte Ionenstrahl wirkt, wird die Nadel 56 sehr nahe der Probe 22 angeordnet, vorzugsweise innerhalb von 100 mm. Die Anordnung der Metallnadel 56 so nahe an der Probe 22 stört leider das elektrische Feld, das verwendet wird, um die Sekundärionen zu sammeln, was zu einer reduzierten Auffangausbeute führt. Durch die Verwendung des Leiters 164 (4), um die Nadel 56 elektrisch vorzuspannen, kann die Störung des Sammelfeldes erheblich reduziert werden. Die verwendete bevorzugte Vorspannung verändert sich mit der Position der Nadel 56 und mit der Konfiguration der Sekundärionsammeloptik. Die richtige Vorspannung kann leicht bestimmt werden, indem die Vorspannung verändert wird, bis die Sekundärionenzahl maximiert ist.
Wenn der Wasserdampf auf die Probe 22 gerichtet wird, wird Wasser auf der Probenoberfläche adsorbiert. Wenn der fokussierte Ionenstrahl eine Oberfläche einer Probe abtastet, wird Energie bereitgestellt, so daß es ermöglicht wird, daß eine chemische Reaktion zwischen dem Wasser und der Material der Oberfläche stattfindet, und das Reaktionsprodukt wird entfernt oder weg zerstäubt.
Bezugnehmend auf 6, die in einer schematischen Form eine erfindungsgemäße Vorrichtung darstellt, ist eine Extraktions- und Transportoptik 270 bezüglich der Ionenstrahlsäule zur Sammlung von Sekundärionen angeordnet, die an der Probe 22 aufgrund des Aufpralls des Primärionenstrahls 18 erzeugt werden. Die Transportoptik richtet die Sekundärionen auf ein Quadrupol-Massenspektrometer 272.
Die gesammelten Sekundärionen, die auf das Massenspektrometer 272 gerichtet werden, werden zuerst durch (nicht gezeigte) Linsen zu Fokussierung des Ionenstroms geschickt, so daß er analysiert werden kann. Der fokussierte Ionenstrom geht dann durch ein Massenspektrometer 272 und zu einem Ionendetektor 292. Der Ionendetektor 292 wandelt die Ionen in Signale um, die zur Kopplung mit einem Elektroniksystem geeignet sind, das einen Computer zur Berechnung und Sammlung der Analyseergebnisse umfaßt. Der Ionendetektor 292 weist geeignet einen Elektronenvervielfacher auf, der Ionen aus dem Massenspektrometer empfängt, und folglich liefern im Elektronenvervielfacher erzeugte Elektronen ein geeignetes Ausgangssignal. Der detaillierte Aufbau und die Arbeitsweise des Quadrupol-Massenspektrometers und des Ionendetektors sind Fachleuten wohlbekannt und werden durch sie verstanden.
Erfindungsgemäß wird die Anzahl der Sekundärionen, die zur Analyse erzeugt werden, aufgrund der Einleitung von Wasserdampf aus der Quelle 46 beträchtlich erhöht, wodurch die Empfindlichkeit und Genauigkeit der Analyse erhöht wird, während eine LMIS verwendet wird, die eine laterale Auflösung von weniger als 10 nm liefert. Es wird postuliert, daß die dramatisch erhöhte Erzeugung von Ionen ein Ergebnis der im Vergleich zu O₂ erhöhten Haftung von H₂O und einer erhöhten Umwandlung von neutralen in ionische zerstäubte Arten ist. Es sind keine Röhren für ein äußeres Gas erforderlich, und es kann zur Analyse als auch zur Bearbeitung einer Probe dasselbe System verwendet werden. Eine Bearbeitung kann vorteilhaft in Verbindung mit einer Analyse eingesetzt werden, wenn die chemischen Eigenschaften einer bestimmten Einbettungsschicht untersucht werden sollen, da der Innenstrahl zuerst verwendet werden kann, um sich zur erwünschten Schicht herab zu arbeiten.
7 zeigt die Anzahl positiver Ionen unterschiedlicher Massen, die in einer festen Zeitspanne aus einer Aluminiumprobe nachgewiesen wurden, die unter drei unterschiedlichen Bedingungen durch einen fokussierten Ionenstrahl zerstäubt wurden. Die Linie 400 zeigt die Anzahl von Ionen verschiedener Massen, die ohne Wasserdampfeinspritzung und mit der aus der Nähe der Probe entfernten Gaseinspritznadel 56 nachgewiesen wurden. Die Linie 404 zeigt die Anzahl von Ionen unterschiedlicher Massen, die ohne Wasserdampfeinspritzung, jedoch mit der nahe der Probe angeordneten und elektrisch vorgespannten Gaseinspritznadel 56 nachgewiesen wurden. Der Hintergrundvakuumdruck während der Ionenzählung für die Linien 400 und 404 betrug etwa 5,5 × 10^–7 mbar. Die Linie 408 zeigt die Anzahl von Ionen unterschiedlicher Massen, die mit Wasserdampfeinspritzung und mit einer an der Einspritznadel 56 angelegten Vorspannung nachgewiesen wurden. Der Hintergrundvakuumdruck mit der vorhandenen Wasserdampfeinspritzung betrug etwa 3,3 × 10^–5 mbar. Die Gesamtzahl der in der festen Zeitspanne mit Wasserdampfeinspritzung gezählten Ionen betrug 566, wohingegen die Gesamtzahl der ohne Wasserdampfeinspritzung gezählten Ionen mit der darin befindlichen und vorgespannten Nadel 54 und mit der entfernten Nadel 34 betrug.
8 ist ähnlich zu 7, jedoch weist die Probe hauptsächlich Silizium auf. Die Linie 412 zeigt die Anzahl von Ionen unterschiedlicher Massen, die ohne Wasserdampfeinspritzung und mit der aus der Nähe der Probe entfernten Gaseinspritznadel 56 nachgewiesen wurden. Die Linie 416 zeigt die Anzahl von Ionen unterschiedlicher Massen, die ohne Wasserdampfeinspritzung, jedoch mit der nahe der Probe angeordneten und elektrisch vorgespannten Gaseinspritznadel 56 nachgewiesen wurden. Der Hintergrundvakuumdruck während der Ionenzählung für die Linien 412 und 416 betrug etwa 5,5 × 10^–7 Die Linie 418 zeigt die Anzahl von Ionen unterschiedlicher Massen, die mit Wasserdampfeinspritzung und mit einer an der Einspritznadel 56 angelegten Vorspannung nachgewiesen wurden. Der Hintergrundvakuumdruck mit der vorhandenen Wasserdampfeinspritzung betrug etwa 3,3 × 10^–5 mbar. Die Gesamtzahl der in der festen Zeitspanne mit Wasserdampfeinspritzung gezählten Ionen betrug 291, wohingegen die Gesamtzahl der ohne Wasserdampfeinspritzung gezählten Ionen mit der darin befindlichen und vorgespannten Nadel 8 und mit der entfernten Nadel 11 betrug.
9 ist ähnlich zu 7 und 8, jedoch weist die Probe hauptsächlich Titan auf. Die Linie 422 zeigt die Anzahl von Ionen unterschiedlicher Massen, die ohne Wasserdampfeinspritzung und mit der aus der Nähe der Probe entfernten Gaseinspritznadel 56 nachgewiesen wurden. Die Linie 426 zeigt die Anzahl von Io nen unterschiedlicher Massen, die ohne Wasserdampfeinspritzung, jedoch mit der nahe der Probe angeordneten und elektrisch vorgespannten Gaseinspritznadel 56 nachgewiesen wurden. Der Hintergrundvakuumdruck während der Ionenzählung für die Linien 422 und 426 betrug etwa 5,5 × 10^–7 mbar. Die Linie 428 zeigt die Anzahl von Ionen unterschiedlicher Massen, die mit Wasserdampfeinspritzung und mit einer an der Einspritznadel 56 angelegten Vorspannung nachgewiesen wurden. Der Hintergrundvakuumdruck mit der vorhandenen Wasserdampfeinspritzung betrug etwa 3,3 × 10^–5 mbar. Die Gesamtzahl der in der festen Zeitspanne mit Wasserdampfeinspritzung gezählten Ionen betrug 250, wohingegen die Gesamtzahl der ohne Wasserdampfeinspritzung gezählten Ionen mit der darin befindlichen und vorgespannten Nadel 6 und mit der entfernten Nadel 10 betrug.
Die 6, 7 und 8 zeigen, daß die Anzahl der nachgewiesenen positiven Sekundärionen mit der Einspritzung von Wasserdampf beträchtlich zunimmt. Wasser (H₂O) enthält Sauerstoff, und es wird angenommen, daß er die Probenoberfläche effektiv oxidiert. Auf bestimmten Materialien erhöht Wasser die Sekundärionenausbeute mehr als es Sauerstoff tut, da Wasser an der Oberfläche effizienter als Sauerstoff haften kann, wodurch die Wahrscheinlichkeit einer Reaktion mit dem herausgeschlagenen Material erhöht wird. Andere Verbindungen, insbesondere sauerstofftragende Verbindungen wie H₂O₂ können ebenfalls zu Erhöhung der Ausbeute positiver Sekundärionen nützlich sein.
Die Wasserdampfeinleitung und der Ionenbeschuß müssen nicht gleichzeitig erfolgen. Es wird eine deutliche Erhöhung erzielt, indem die SIMS-Analyse nach der Abscheidung von Wasser und dem Zurückziehen der Wasserquellennadel 56 aus dem Sekundärionen-Extraktionsfeld durchgeführt wird.
Die Verwendung von Wasserdampf erhöht außerdem die Ionenausbeuten von Bor, Kohlenstoff, Natrium, Kalium, Kalzium, Nickel, Eisen, Chrom, Tantal, Kupfer, Arsen, Molybdän, Wolfram. und Phosphor. Tabelle 1 zeigt den Faktor, um den die Ionenausbeute für verschiedene getestete Materialien erhöht wird. Tabelle 1

Element Ausbeutefaktorzunahme

Silizium 28

Aluminium 10

Titan 25

Molybdän 4

Wolfram 3
Die Erfindung ist besonders nützlich zur Halbleiterdefektanalyse. Sie kann verwendet werden, um den Elementargehalt von Fremdkörperteilchen und anderen Rückständen und Verunreinigungen und Defekten entweder auf einer Oberfläche oder eingebettet zu ermitteln. Teilchen mit der halben oder einem Drittel der Größe der Merkmalsabmessungen können eine Schaltung zerstören.
Mit Merkmalen in der Größenordnung von 0,18 Mikrometern können Teilchen, die nicht größer als 0,06 Mikrometer sind, eine integrierte Schaltung ruinieren. Die hohe Präzision des Flüssigmetall-Ionenstrahls, kombiniert mit der erhöhten Ionenausbeute der vorliegenden Erfindung ermöglicht es, den Elementgehalt von äußerst kleinen Fremdkörpern zu bestimmen, so daß ein Verfahrensingenieur die Quelle des Fremdkörpers zurückverfolgen und die Verfahrensausbeute erhöhen kann. Der fein fokussierte Galliumstrahl kann sich durch Bearbeitungsschichten fräsen, um die Schaltung an der Fehlerstelle freizulegen, und dann SIMS verwenden, um den Grund des Fehlers zu analysieren.
Gaseinspritzsysteme stehen an vielen vorhandenen LMIS-FIB-Systemen zur Verfügung, so daß die Erfindung die Verwendung solcher Systeme ohne Modifikation zur Submikrometer-Elementar-SIMS-Analyse ermöglicht. Für FIB-Systeme, denen ein Gaseinspritzsystem fehlt, kann man leicht eines hinzufügen. Natürlich ist die Erfindung immer noch auf FIBs, die andere Ionenquellen verwenden, wie ein Duoplasmatron, und Primärionen anderer Arten, wie Sauerstoff, Argon, Stickstoff usw. anwendbar. Andere Typen von Massenanalysatoren, wie magnetische Sektorfeld-Massenanalysatoren und Flugzeitmassenanalysatoren können eben falls verwendet werden. Fachkräfte werden außerdem verstehen, daß die Erfindung auf analytische Systeme anwendbar ist, die andere Einrichtungen, wie Laser oder Feldionisation anwendbar ist, um ionisierte Teilchen zum Nachweis zu entfernen.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen sind lediglich veranschaulichend, und Fachkräfte können Veränderungen an ihnen vornehmen, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, der durch die folgenden Ansprüche definiert ist.

Claims

Verfahren zum Analysieren einer Probe (22), wobei das Verfahren aufweist: • Anordnen der Probe (22) auf einem Objekttisch (24) in einer im wesentlichen gasdichten Kammer (26) eines Systems, das zum Erzeugen eines fokussierten Ionenstrahls (18) imstande ist, • Erzeugen eines fokussierten Ionenstrahls (18) und Richten des Ionenstrahls auf einen Bereich der Probe (22), wodurch Sekundärionen erzeugt werden, und • Analysieren der Sekundärionen, um den Elementaraufbau des Bereichs der Probe (22) zu bestimmen, dadurch gekennzeichnet, daß • vor und/oder während des Richtens des Ionenstrahls auf einen Bereich der Probe ein Gas oder Dampf, der andere sauerstoffenthaltende Verbindungen als molekularen Sauerstoff aufweist, auf einen Bereich der Probe (22) gerichtet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, in dem die sauerstoffenthaltnede Verbindung Wasserdampf ist.
Verfahren nach Anspruch 2, in dem der Wasserdampf in der Kammer (26) bereitgestellt wird, indem ein hygroskopisches Material in der Kammer erwärmt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, in dem der Wasserdampf aus einem Vorratsbehälter außerhalb der Kammer (26) bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, in dem das Zuführen von Wasserdampf das Richten von Wasserdampf durch eine Einspritznadel (56) auf den Bereich der Probe (22) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, in dem die sauerstoffenthaltende Verbindung Wasserstoffperoxid ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem mindestens ein Teil der Sekundärionen auf einen Massenanalysator (39) gerichtet und durch ihn analysiert wird.
Verfahren nach Anspruch 7, in dem die Sekundärionen, die auf das Sekundärionenmassenspektroskop (39) gerichtet werden, positiv geladene Sekundärionen sind.
Verfahren nach Anspruch 5 in 8, in dem die Sekundärionen auf das Sekundärionenmassenspektroskop (39) gerichtet werden und die Nadel (56) zum Richten des Wasserdampfes auf die Probe (22) elektrisch vorgespannt ist.
Verfahren nach Anspruch 9, das ferner das Vorspannen der Nadel (56) aufweist, um den Sekundärionennachweis zu optimieren.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem der Ionenstrahl (18) unter Einsatz einer Flüssigmetall-Ionenquelle (14) erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, in dem das in der Flüssigmetall-Ionenquelle (14) verwendete Flüssigmetall Gallium aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem das Verfahren ferner vor dem Analysieren der Probe die Bearbeitung der Probe (22) durch Zerstäubung mit dem Ionenstrahl (18) aufweist, um das zu analysierende Material freizulegen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem das Richten des Ionenstrahls (18) auf die Probe (22) das Richten des Ionenstrahls in einem Muster aufweist, um Materialien abzubilden, die in einem definierten Bereich vorhanden sind, um ein Massenspektrum der Probe zu bestimmen oder um ein Tiefenprofil der Materialien zu bestimmen, die in der Probe vorhanden sind.
Vorrichtung zur Durchführung einer Sekundärionenmassenspektroskopie bezüglich einer Probe (22), wobei die Vorrichtung aufweist: • eine Ionenquelle zum Richten eines Ionenstrahls (18) auf eine Probe (22), • eine Vakuumkammer (26), in der die Probe angeordnet werden kann, • eine Gas- oder Dampfquelle, um der Vakuumkammer Gas oder Dampf zuzuführen, wobei das Gas oder der Dampf Sauerstoffatome aufweist, • einen Massenanalysator (39) zum Analysieren von Sekundärionen aus der Probe; und die Vorrichtung eingerichtet ist, den Ionenstrahl (18) auf die Probe (22) zu richten, während positive Sekundärionen zur Analyse im Massenanalysator (39) gesammelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß • das Gas oder der Dampf Wasserdampf ist, der durch eine Wasserdampfquelle (50) zugeführt wird, • die Vorrichtung ferner eine Nadel (56) zum Richten des Wasserdampfes, der durch die Wasserdampfquelle zugeführt wird, auf die Probe am Auftreffbereich des Ionenstrahls aufweist, und • die Vorrichtung eingerichtet ist, den Ionenstrahl (18) auf die Probe (22) zu richten, während Wasserdampf an die Probe gebunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei der Massenanalysator (39) einen Quadrupol-Massenanalysator, einen magnetischen Sektorfeld-Massenanalysator oder einen Flugzeitmassenanalysator aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Wasserdampfquelle (50) eine elektrisch vorgespannte Nadel (56) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Wasserdampfquelle (50) einen Vorratsbehälter aufweist, der ein hygroskopisches Material enthält.